第七章 表面现象表面现象物理化学意义上的相界面是一个有几个分子直径厚度的薄层，是两相之间的过渡区。
气 — 液界面气 — 固界面液 — 液界面液 — 固界面固 — 固界面根据形成界面的物质的聚集状态可将界面分为第一节 表面积与表面吉布斯能一、表面积通常用单位质量物质所具有的表面积 as表示物质的分散程度比表面 （ specific surface area）
m
Aa?
s
单位体积物质所具有的表面积 aV
V
Aa
V?
单位为 m2?kg?1或 m2?g?1。
单位为 m?1。
一、表面积例 7-1：分割半径为 r的液滴，使成为半径 的小液滴，若液滴为球形，试计算分割后的液滴总表面积 A1和原液滴表面积 A之比。
101
rr?
解,球形表面积 A = 4?r 2,体积
34
3Vrp=
分割后的液滴数目
3
3
1
3
1
4
3 10
4
3
r
n
r
p
p
==
分割后液滴的表面积 A1 = n1? 4? r12 = 10× 4? r2
101?AA
分割前后液滴表面积之比二、表面吉布斯能和表面张力
1.表面吉布斯能以 l-g 表面为例，液体表面分子与内部分子受力情况不同内部,分子作用力合力＝ 0，移动时能量没有变化表面,分子作用力合力指向液体内部，
环境作功?转化为表面能表面积增加当把体相分子拉向表面时
（ T,p,n不变）
根据热力学第二定律
r,,'δd B WG npT?
定义 表面吉布斯能
B,,npT
A
G?
单位为 J?m?2。
表面功的大小和 dA成正比：
W? =? dA
式中?为比例系数二、表面吉布斯能和表面张力用肥皂液在一个系有线圈的金属环上形成一个液膜，由于线圈周围都是相同的液体，受力均衡，线圈可以在液膜上自由移动位置。
2,表面张力二、表面吉布斯能和表面张力若将线圈内液膜刺破，线圈两边受力不再平衡，立即绷紧成圆形。
这些现象 表明，在液体表面存在一种使液面收缩的力，
称 表面张力 （ surface tension）或 界面张力 （ interfacial
tension） 。
表面张力的方向和表面相切，是垂直作用在表面上单位长度线段上的表面收缩力。
二、表面吉布斯能和表面张力在温度、压力恒定的条件下，在 AB边施加向右的力 F，使
AB在可逆的情况下向右移动 dx。 F和液膜表面边缘的长度 l成正比，因为液膜有正反两个表面，设 AB = l′,则
F =?·l =2l '
'2 l
F
l
F
式中? 为比例常数，是作用于液面上单位长度线段上的力，
即 表面张力,单位是 N·m-1。
表面吉布斯能 和 表面张力 是完全等价的，具有等价的量纲和相同的数值。
二、表面吉布斯能和表面张力三、表面的热力学关系式在考虑到系统做非体积功 —— 表面功时，多组分系统的热力学函数基本关系式可以表示为：
在指定变量和组成不变的条件下，表面吉布斯能
BBBB npTnVTnpSnVS
A
G
A
F
A
H
A
U
,,,,,,,,
B
BB dd ddd nAVpSTU
B
BB dd ddd nApVSTH
B
BB dd ddd nApVTSG
B
BB dd ddd nAVpTSF
根据 Maxwell关系式：
BB npAnpT
TA
S
,,,,
对于组成不变的恒容系统对于组成不变的恒压系统三、表面的热力学关系式
BB n,V,An,V,T
TTA
U?
BB n,p,An,p,T
TTA
H?
四、影响表面吉布斯能的因素
1,组成表面的物质物质内部的分子间引力引起表面吉布斯能,分子间作用力越大,
表面吉布斯能越大 。
表面吉布斯能的大小还和形成相界面的另一相有关 。
液体 /空气 表面能 / J·m?2 液体 /液体 表面能 / J·m?2
水 72.75?10?3 苯 /水 35.0?10?3
苯 28.88?10?3 橄榄油 /水 22.8?10?3
乙醇 22.27?10?3 液体石蜡 /水 53.1?10?3
甘油 63.0?10?3 乙醚 /水 9.7?10?3
液体石蜡 33.1?10?3 正丁醇 /水 1.8?10?3
橄榄油 35.8?10?3 苯 /汞 357?10?3
汞 484?10?3 水 /汞 375?10?3
2,温度升高温度?分子的动能增加?分子间的相互作用力减弱同时升高温度?使两相之间的密度差减小。
以此多数液体物质,温度升高，物质的表面张力下降。
热力学解释：
BB npAnpT
TA
S
,,,,
表面积增大?表面熵增大?根据公式，
即温度升高，表面吉布斯能下降。
0
B,,
npAT
四、影响表面吉布斯能的因素一些经验公式描述了表面张力和温度之间的关系，其中一个关于纯液体的经验公式为
=? 0 ( 1? T/TC )n
式中为 TC为临界温度,? 为液体在温度 T时的表面张力,
0和 n 为常数,对于多数有机液体 n等于 11/ 9。
3,浓度浓度对表面吉布斯能的影响，与溶液的性质有关。
四、影响表面吉布斯能的因素单击网页左上角,后退,退出本节
气 — 液界面气 — 固界面液 — 液界面液 — 固界面固 — 固界面根据形成界面的物质的聚集状态可将界面分为第一节 表面积与表面吉布斯能一、表面积通常用单位质量物质所具有的表面积 as表示物质的分散程度比表面 （ specific surface area）
m
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单位体积物质所具有的表面积 aV
V
Aa
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单位为 m2?kg?1或 m2?g?1。
单位为 m?1。
一、表面积例 7-1：分割半径为 r的液滴，使成为半径 的小液滴，若液滴为球形，试计算分割后的液滴总表面积 A1和原液滴表面积 A之比。
101
rr?
解,球形表面积 A = 4?r 2,体积
34
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分割后的液滴数目
3
3
1
3
1
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分割后液滴的表面积 A1 = n1? 4? r12 = 10× 4? r2
101?AA
分割前后液滴表面积之比二、表面吉布斯能和表面张力
1.表面吉布斯能以 l-g 表面为例，液体表面分子与内部分子受力情况不同内部,分子作用力合力＝ 0，移动时能量没有变化表面,分子作用力合力指向液体内部，
环境作功?转化为表面能表面积增加当把体相分子拉向表面时
（ T,p,n不变）
根据热力学第二定律
r,,'δd B WG npT?
定义 表面吉布斯能
B,,npT
A
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单位为 J?m?2。
表面功的大小和 dA成正比：
W? =? dA
式中?为比例系数二、表面吉布斯能和表面张力用肥皂液在一个系有线圈的金属环上形成一个液膜，由于线圈周围都是相同的液体，受力均衡，线圈可以在液膜上自由移动位置。
2,表面张力二、表面吉布斯能和表面张力若将线圈内液膜刺破，线圈两边受力不再平衡，立即绷紧成圆形。
这些现象 表明，在液体表面存在一种使液面收缩的力，
称 表面张力 （ surface tension）或 界面张力 （ interfacial
tension） 。
表面张力的方向和表面相切，是垂直作用在表面上单位长度线段上的表面收缩力。
二、表面吉布斯能和表面张力在温度、压力恒定的条件下，在 AB边施加向右的力 F，使
AB在可逆的情况下向右移动 dx。 F和液膜表面边缘的长度 l成正比，因为液膜有正反两个表面，设 AB = l′,则
F =?·l =2l '
'2 l
F
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式中? 为比例常数，是作用于液面上单位长度线段上的力，
即 表面张力,单位是 N·m-1。
表面吉布斯能 和 表面张力 是完全等价的，具有等价的量纲和相同的数值。
二、表面吉布斯能和表面张力三、表面的热力学关系式在考虑到系统做非体积功 —— 表面功时，多组分系统的热力学函数基本关系式可以表示为：
在指定变量和组成不变的条件下，表面吉布斯能
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根据 Maxwell关系式：
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对于组成不变的恒容系统对于组成不变的恒压系统三、表面的热力学关系式
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四、影响表面吉布斯能的因素
1,组成表面的物质物质内部的分子间引力引起表面吉布斯能,分子间作用力越大,
表面吉布斯能越大 。
表面吉布斯能的大小还和形成相界面的另一相有关 。
液体 /空气 表面能 / J·m?2 液体 /液体 表面能 / J·m?2
水 72.75?10?3 苯 /水 35.0?10?3
苯 28.88?10?3 橄榄油 /水 22.8?10?3
乙醇 22.27?10?3 液体石蜡 /水 53.1?10?3
甘油 63.0?10?3 乙醚 /水 9.7?10?3
液体石蜡 33.1?10?3 正丁醇 /水 1.8?10?3
橄榄油 35.8?10?3 苯 /汞 357?10?3
汞 484?10?3 水 /汞 375?10?3
2,温度升高温度?分子的动能增加?分子间的相互作用力减弱同时升高温度?使两相之间的密度差减小。
以此多数液体物质,温度升高，物质的表面张力下降。
热力学解释：
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表面积增大?表面熵增大?根据公式，
即温度升高，表面吉布斯能下降。
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四、影响表面吉布斯能的因素一些经验公式描述了表面张力和温度之间的关系，其中一个关于纯液体的经验公式为
=? 0 ( 1? T/TC )n
式中为 TC为临界温度,? 为液体在温度 T时的表面张力,
0和 n 为常数,对于多数有机液体 n等于 11/ 9。
3,浓度浓度对表面吉布斯能的影响，与溶液的性质有关。
四、影响表面吉布斯能的因素单击网页左上角,后退,退出本节
