第七章 表面现象习题答案

第七章 表面现象习题答案1.在 293、15K 时,把半径为 1 mm 得球形水滴分散成半径为 1 m 得球形小水滴,比表面为原来得多少倍？表面 Gibbs 自由能增加了多少？此过程环境至少需做功多少？已知 293K 时水得表面张力为 0、07288 Nm1。解: (1)小液滴比表面= r1 = 103 m, r2 = 106 m 倍(2)分散前液滴表面积 m2分散后小液滴数 个分散后液滴总表面积 m2A = A2 A1  A2G = A = 0、072884103 = 9、158104 J(3)环境至少做得功 Wr'＝G ＝9、158104 J2、 将 103 m3 油状药物分散水中,制成油滴半径为 106 m 得乳状液。已知油水界面张力为65103 Nm1,求分散过程需作多少功？增加得表面 Gibbs 能为多少？假如加入适量表面活性剂后,油水界面张力下降至 30103 Nm1,则此分散过程所需得功比原来过程减少了多少？解:(1)分散后总表面积 m2分散前表面积与分散后相比可忽略,A＝A分散过程环境作得功及所增加得表面自由能: Wr'＝G＝A＝651033103＝195 J (2) 加入表面活性剂后,分散过程环境作得功 Wr'＝G＝ A＝301033＝90 J 比原来过程少做功＝19590＝105 J3、 常压下,水得表面张力(Nm1)与温度 T(K)得关系可表示为:＝(75、64－0、00495 T)103 。若在 298 K 时,使一定量得纯水可逆地增大 0、1m2 表面积时,求体系得 W,Q,S,G 与H。解: 298K 时,＝(75、640、00495T)103＝(75、640、00495298) 103=7、416102 Nm1Wr'＝G＝A＝7、416102101＝7、416103 JJK1JJ4.证明药粉 S 在两种不互溶得液体 A 与 B 中得分布:(1)当 ,S 分布在液体 A 中(2)当 ,S 分布在 A、B 界面上。证明: 设药粉 S 有 2 单位面积,它所处得三种可能状态及相应得表面能见图:(1) 当时,若 III,G=(SA+SB)(2SA+AB)=SB(SA+AB)>0这一过程不会自发进行。AB状态 I2AS+A2AB状态 IIAS+BSAB状态 III2BS+A2S若 IIII,G=(2SB+AB)(2SA+AB)=2(SB+SA)>0这一过程也不会自发进行。因此,药粉 S 只能处于状态 I,即分布在液体 A 中。(2) 当时,若 III,G=(2SA+AB)(SA+SB)=AB+SBSB >0这一过程不会自发进行。若 IIIII,G=(2SB+AB)(SA+SB)=AB+SBSA >0这一过程不会自发进行。因此,药粉 S 只能处于状态 II,即分布在液体 A、...