表面现象72附加压力ppt课件

1、药学院物理化学教研室药学院物理化学教研室制作：陈纪岳制作：陈纪岳第二节 弯曲外表的性质药学院物理化学教研室药学院物理化学教研室凸面凸面 一曲面附加压力一曲面附加压力平面平面 1附加压力概念附加压力概念 曲面和平面比较，外表受力情况不一样曲面和平面比较，外表受力情况不一样 p内内= p外外恣意区域恣意区域外表张力合力外表张力合力= 0 p内内= p外外+p曲曲p内内p外外p曲曲外表张力合力外表张力合力p曲曲指向液体内部指向液体内部 p外外p内内药学院物理化学教研室药学院物理化学教研室恣意区域恣意区域外表张力合力外表张力合力= 0 平面平面 p内内= p外外p外外p内内外表张力合力外表张力合力p曲

2、曲指向液体外部指向液体外部 凹面凹面 p内内= p外外-p曲曲外表张力合力外表张力合力p曲曲指向液体内部指向液体内部 凸面凸面 p内内= p外外+p曲曲p内内p外外p曲曲p内内p曲曲p外外附加压力附加压力p曲曲=Dp= p内内 p外外 药学院物理化学教研室药学院物理化学教研室一曲面附加压力一曲面附加压力VApdd 曲曲2球形曲面附加压力球形曲面附加压力 设半径为设半径为r的球状液滴在等温等压可逆条件下，使体积增大的球状液滴在等温等压可逆条件下，使体积增大dV，外表积增大，外表积增大dA，此时，此时环境作体积功环境作体积功 = 体系外表能添加体系外表能添加p曲曲 dV = dA r 0凸面凸面p

3、曲曲 0 r 0凹面凹面p曲曲 0h r 0h r 0h hgrh 2 曲率半径曲率半径r与毛细管半径与毛细管半径R、接触角、接触角有关：有关： rR R = r cos =0时，时，r= R 药学院物理化学教研室药学院物理化学教研室一曲面附加压力一曲面附加压力请思索请思索 (1) 为什么自在液滴自动呈球状，画出图中为什么自在液滴自动呈球状，画出图中4点点p曲方向及相对曲方向及相对大小。大小。 (2) 为什么松散土壤雨后会下沉？水在土中是浸润的。为什么松散土壤雨后会下沉？水在土中是浸润的。 (3) 为什么催化剂过热熔结会失活为什么催化剂过热熔结会失活? 药学院物理化学教研室药学院物理化学教研室

4、二液滴大小对蒸气的影响二液滴大小对蒸气的影响景象：液滴越小，蒸气压越大景象：液滴越小，蒸气压越大 缘由：液滴越小，遭到的附加压力越大内压越大，越易蒸发缘由：液滴越小，遭到的附加压力越大内压越大，越易蒸发 推导：推导：pr定量关系式定量关系式 g-l平衡时平衡时:l = g构成液滴平衡后的变化：构成液滴平衡后的变化：dl =dg变化是由压力引起的：变化是由压力引起的： ggglllddppppTT pl：plpl+p曲曲pg：p*p*rdGm= SmdT + VmdpmmVpGpTT 液体：液体：Vm=M/ 气体：气体：Vm=RT/p药学院物理化学教研室药学院物理化学教研室二液滴大小对蒸气的影响

5、二液滴大小对蒸气的影响推导：推导：pr定量关系式定量关系式 ggglllddppppTT pl：plpl+p曲曲pg：p*p*rdGm= SmdT + VmdpmmVpGpTT 液体：液体：Vm=M/ 气体：气体：Vm=RT/p积分积分 r*ppppppVpVggmllmddll曲曲*rppRTrMln2 药学院物理化学教研室药学院物理化学教研室二液滴大小对蒸气的影响二液滴大小对蒸气的影响Kelven公式公式 式中一切物理式中一切物理量用量用SI制单位制单位 了解公式：了解公式： (1) 对于凸曲面，对于凸曲面，r为正，为正， ，粒径，粒径r越小，越小，Pr*越大。越大。液滴小，蒸气压高液滴小

6、，蒸气压高 1 *rpp(2) 对于凹曲面，对于凹曲面，r为负，为负，即曲面上蒸气压，即曲面上蒸气压 1 *rpprRTMpp*r12ln *rppRTrMln2 解释：解释： 毛细管凝结景象毛细管凝结景象硅胶枯燥原理硅胶枯燥原理 硅胶，具毛细空隙，对水润湿成凹面，蒸气压硅胶，具毛细空隙，对水润湿成凹面，蒸气压，易凝结。，易凝结。 药学院物理化学教研室药学院物理化学教研室二液滴大小对蒸气的影响二液滴大小对蒸气的影响思索：思索： 静置一段时间静置一段时间何种形状？何种形状？药学院物理化学教研室药学院物理化学教研室三三. 粒子大小对溶解度的影响粒子大小对溶解度的影响推导：推导：Kelven公式运用

7、于固体外表时公式运用于固体外表时 rRTMpp*r12lnls 根据根据Henry定律，定律，p=Kc，代入得，代入得 了解公式：了解公式：r越小，越小，cr越大，即粒径越小，其溶解度越大。越大，即粒径越小，其溶解度越大。 解释：陈化景象解释：陈化景象沉淀经一段时间，小粒消逝，大粒长大。沉淀经一段时间，小粒消逝，大粒长大。 大粒；溶解度小，已饱和大粒；溶解度小，已饱和结晶结晶 小粒；未饱和小粒；未饱和溶解溶解 rRTMccr12lnls0 初沉淀初沉淀 药学院物理化学教研室药学院物理化学教研室四新相生成和亚稳形状四新相生成和亚稳形状新相刚生成时，粒径非常小，其蒸气压或溶解度较大，因新相刚生成时

8、，粒径非常小，其蒸气压或溶解度较大，因此会出现一些此会出现一些“过头景象，体系处于亚稳形状，包括：过头景象，体系处于亚稳形状，包括： 新相生成新相生成产生现象产生现象1 蒸气冷凝蒸气冷凝过饱和蒸气过饱和蒸气2 液体蒸发液体蒸发过热液体过热液体3 液体凝固液体凝固过冷液体过冷液体4 溶质结晶溶质结晶过饱和溶液过饱和溶液药学院物理化学教研室药学院物理化学教研室人工降雨：撒入固体，构成凝聚中心人工降雨：撒入固体，构成凝聚中心(冰晶冰晶 四新相生成和亚稳形状四新相生成和亚稳形状1过饱和蒸气过饱和蒸气 景象：蒸气超越饱和蒸气压而未凝结成液体景象：蒸气超越饱和蒸气压而未凝结成液体 缘由：微小液滴，具较大蒸

9、气压，在正常的饱和蒸气压下缘由：微小液滴，具较大蒸气压，在正常的饱和蒸气压下难以生成，构成过饱和蒸气。一旦液滴构成，蒸气难以生成，构成过饱和蒸气。一旦液滴构成，蒸气压压，迅速液化。天空中常有过饱和蒸气。，迅速液化。天空中常有过饱和蒸气。 演示演示药学院物理化学教研室药学院物理化学教研室四新相生成和亚稳形状四新相生成和亚稳形状2过热液体过热液体 景象：液体到达正常沸点不沸腾，温度继续上升景象：液体到达正常沸点不沸腾，温度继续上升 (1) 刚构成小泡内凹面蒸气压低于正刚构成小泡内凹面蒸气压低于正常大气压常大气压例按例按kelven公式计算，公式计算，r=5107 m的小泡内蒸气压为的小泡内蒸气压为

10、0.998patm 缘由：缘由：(2) 刚构成的小泡遭到极大的附加压力主要缘由刚构成的小泡遭到极大的附加压力主要缘由 按按Laplace公式计算，公式计算，5107 m的小泡，的小泡，p曲曲= 2.33patm 因此需升高温度，产生更大蒸气压以对抗因此需升高温度，产生更大蒸气压以对抗p曲曲 爆沸与防止：过热液体一旦沸腾，爆沸与防止：过热液体一旦沸腾，p曲曲，构成爆沸。加沸，构成爆沸。加沸石防止。石防止。 (3) 液体静压力较小，可忽略液体静压力较小，可忽略药学院物理化学教研室药学院物理化学教研室四新相生成和亚稳形状四新相生成和亚稳形状3过冷液体过冷液体 景象：液体熔点以下仍不凝固。如纯水可冷至景象：液体熔点以下仍不凝固。如纯水可冷至40C 缘由：极细微的晶粒有较大的蒸气压或较大化学势，缘由：极细微的晶粒有较大的蒸气压或较大化学势，不能与液相化学势平衡，因此不易构成。不能与液相化学势平衡，因此不易构成。 非晶状固体：过