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知识点一:表面吉布斯自由能和表面张力



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一、比表面

多相分散系统的分散程度用比表面表示,即单位质量(体积)的物质所具有的表面积。

体积比表面:     

质量比表面:

比表面随着物质分散程度的增大而增大。

例如,边长为立方体,。分散成个边长为立方体,,。

练习题】对分散相为球形的物质,证明其体积比表面为


二、表面自由能和表面张力

对于凝聚相而言,表面层分子与内部分子的受力情况不同。

               

在无其它作用的情况下,所有表面层分子都有力图进入内部的趋势,若扩展液体的表面积,即把一部分内部分子移至表面,则需要克服拉力作功,此功将转化为表面分子的势能。可见,表面分子比内部分子具有更高的能量。
在等温等压下,可逆地改变系统的表面积时:
           

表示新增表面层分子比相同数量的内部分子多出的自由能,称表面自由能。

                 

是单位表面的分子比相同数量的内部分子多出的自由能。称比表面自由能,单位:
从另一角度理解的物理意义:由于表面分子在微观上受到与液面垂直、指向液体内部的拉力,有进入液体内部的倾向,在宏观上表现为有一个与表面平行,力图使表面收缩的力。

                

若将金属丝向下移动,使液膜的表面积增大 ,则

        

        

        

        

可见,就是与表面平等、垂直作用于单位长度上的使表面收缩的力,故称表面张力。单位:

影响表面张力的因素:

        

(1)物质的本性:


(2)温度:

温度升高,表面张力降低:即  < 0。

(3)压力:表面张力随压力增大而减小。

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