《其他线和面缺陷》PPT课件.ppt

1、第十章界面其他线和面缺陷,曹婧 李佳 2005310650,主要内容,与表面热力学和动力学相关的基本关系式 界面（interface）：任意两相之间的边界 表面（surface）：致密相与其蒸汽，或真空、惰性气 体、空气之间的边界 对表面与界面的研究常统称为表面化学（surface chemistry） 通常研究固相的润湿、去垢和气体吸附,表面位置的选择方法 表面自由能 界面的压力降 曲率对蒸汽压的作用 细颗粒溶解度的增加 平衡的固相表面,Outline,界面位置的选择方法,举例 考察水和水蒸汽组成的平衡系统,界面位置的选择方法,将表面位置选取所造成的物质超过实际情况的量称为表面过剩 表面过剩

2、可以为正，可以为负，也可以为零。 表面熵Ss，比表面熵ss,几个概念 单位表面过剩的物质可以称为吸附作用，或吸附密度 系统中的任一组分均有过剩的概念，组分i的表面过剩定义为i （如溶剂和溶质） 其他重要的表面参数包括：内能（us）、焓（hs）、自由能（gs） 在单一组分的系统中，将界面选在吸附密度为零的地方；然而在一个过剩参数为零的地方，其他的过剩参数不一定为零 （如密度的表面过剩和熵的表面过剩不一定在同一位置） 在多组分系统中，不同组分的同一种过剩参数可能也不同时为零,界面位置的选择方法,对单一相组成的系统： 对三维相界面： 对两相组成的系统：,界面位置的选择方法,Gibbs-Duhem方程

3、,Gibbs认为，与表面区域的实际厚度相比，曲率是可以忽略不计的 将C1+C2=0处定义为界面，则10.2式可以写为： 相应的表面方程可以写为：,界面位置的选择方法,代表在绝热的定容、定组分系统中增加单位表面积所做的功，即表面张力,界面位置的选择方法,T、i、为常数： Gibbs自由能的表达式： 对于Gibbs表面自由能：,表面自由能,而Helmholtz自由能与Gibbs的关系： 表面的体积为零，二者表达式相等，定义为表面自由能： 比表面自由能：,表面自由能,两相系统的Helmholtz自由能变化： 对于封闭系统 也即：,界面的压力降,分析一些条件： 恒容： 因此,界面的压力降,将上述表达式

4、带入10.16，得到： 称为Laplace方程或Laplace-Young方程 对于球形表面，由于r1=r2，可将上式简化为：,界面的压力降,Laplace方程的另一种推导,界面的压力降,式10.22和10.23均为Laplace方程的一种形式，描述了曲面的压力降。,界面的压力降,曲率对蒸汽压的作用,设系统a的化学势为0，系统b的化学势为c 系统a的自由能降低了0dn，而系统b的自由能增加了cdn 整个系统的自由能变化为：,曲率对蒸汽压的作用,令P0=Pg-P0,曲率对蒸汽压的作用,Kelvin方程或Gibbs-Thomson方程 描述了曲面蒸汽压的增加 对于球体：,曲率对蒸汽压的作用,对于凸形曲面PgP0 对于凹形曲面PgP0,另一种推导方式：,细颗粒溶解度的增加,平衡的固相表面,平衡的固相表面,平衡的固相表面,Wulff 将固体颗粒看作多面体，系统的Helmholtz自由能变化： 在这个系统中，式10.