2、附加压力和蒸汽压解读课件.ppt

1、例如，在毛细管内充满液体，管端有半径为例如，在毛细管内充满液体，管端有半径为R 的球的球状液滴与之平衡。状液滴与之平衡。三、附加压力的计算-拉普拉斯公式sdV=ddPpVA（环境）体积功表面功pspR给活塞加压为给活塞加压为P P，使毛细管内液体体积减小，使毛细管内液体体积减小dVdV液滴体积增加液滴体积增加dV,表面积增加表面积增加dAspPssddp VAs(-)dV= dP pAssddp VA32s 44/3() VRAR球体：2 d4dVRRsd8dAR Rs2pR （拉普拉斯公式）:R0,R0RR 曲面的曲率半径。凸面凹面，平面ss2d84ARdRpdVR dR适用范围： 球形曲面

2、产生的附加压力s1211(pRR) 一般形式，任意曲面 s2pR 球形曲面s1pR 圆柱形曲面拉普拉斯公式的三种形式拉普拉斯公式的三种形式0;0RR规定：凸面 凹面附加压力都指向曲面中心柱形柱形球形球形任意形任意形拉普拉斯公式的应用1、求液滴受到的压力 6298KR10 m例：空气中有一个半径的水滴，求水滴表面的附加压力，及受到的压力。水滴呈凸液面6s2 /2 0.0728/10145.6pRKPa结论：液滴越小，附加压力越大，受到的压力越大结论：液滴越小，附加压力越大，受到的压力越大101.325 145.6246.9SPPPKPaSPPP2、求水中气泡受到的压力 6298KR10 m例：水

3、中有一个半径的气泡，求气泡受到的压力。气泡呈凸形表面61013252 0.0728/10246.9SPPPKPa s2pR结论：气泡越小，受到的压力越大结论：气泡越小，受到的压力越大液体中的气泡与空气中的液滴附加压力，液体中的气泡与空气中的液滴附加压力， 受到的压力，规律都一致，（忽略液柱的压力）受到的压力，规律都一致，（忽略液柱的压力）3、空气中的液泡附加压力?空气中的液泡，有内外两个空气中的液泡，有内外两个气液表面气液表面液泡的附加压力: 液泡内外压力差s() 4 /PpR液泡 22PPRPPR凸(泡内)凹(泡外)(特殊掌握）s附加压力P：弯曲表面的内外压力差22RPRs空气中的液滴、液体

4、中的气泡 P 受到的压力P44RPRs空气中的液泡 P 受到的压力P管的两端有大小不等的两个肥皂泡，中间有活塞打开活塞后两个泡有什么变化 4PRp现象：大泡的变大，小泡的变小现象：大泡的变大，小泡的变小小气泡的内压小气泡的内压大气泡的内压大气泡的内压结论：直至小泡与大泡的曲率半径相等。 毛细管现象 MN0ppp2H OHg四、毛细管内液柱上升（或下降）高度的计算2.lghghR12hgR设：毛细管内液体呈凹面设：毛细管内液体呈凹面设：液面为球形曲面。设：液面为球形曲面。难于测定难于测定psPpssPPP.ghRR cos/R R/cosRRs lL gRR和 的关系接触角接触角s gL gs

5、gs l12 /hgR12 coshgR基本公式/cosRR毛细管内液柱上升（或下降）高度的计算0090cos090cos0 凹液面 上升 凸液面 下降40R=10 m0求水在半径为的毛细管中上升的高度（）60R=10 m27求水在半径为的毛细管中上升的高度（）60R=10 m180求汞在半径为的毛细管中下降的高度（）412 cos2 0.0728814.879.8 1000 10hcmgR0412 cos2 0.07288 cos2713.089.8 1000 10hcmgR0412 cos2 0.07288 cos18013.089.8 1000 10hcmgR 298 ,1K Pm 下，

6、将直径为的毛细管插入 水中，需多大的压力才能阻止水面上升， 已知水的 =0.072N/m加的压力等于向上的附加压力s-622 0.072 P=P =288R0.5 10KPam默认曲面的曲率半径等于毛细管的半径应该掌握的内容s2 /pR拉普拉斯公式的特殊形式 适用于液滴，液体中的气泡（球形曲面) 曲面内部受的压力空气中的液泡的附加压力液体在毛细管中上升和下降的高度P =PsP4 / R12 coshgR五、弯曲液面上的蒸汽压五、弯曲液面上的蒸汽压开尔文公式开尔文公式22*H O*H O373KP101325Pa298KP3167Pa；一定温度下，纯液体都有一定的饱和蒸汽压一定温度下，纯液体都有

7、一定的饱和蒸汽压指平面液体指平面液体弯曲液面的液体，饱和蒸汽压不仅与温度有关，还与曲面的曲率半径有关，结论：小液滴越小，饱和蒸汽压越大。开尔文公式开尔文公式*TPP某一温度 时设：平面液体受的压力为 饱和蒸汽压为r*rrPP半径为 的小液滴，受的压力为 饱和蒸汽压为vap1vap30GG 可逆相变2m2V d().rPmrPMGpVpPR*4*lnrpGRTp42GG1*0PPTG 平面液体（）蒸汽（ ）3*rr0PPTG 小液滴 （ ）蒸汽（ ）2G4G*2lnrpMRTpR 开尔文公式*2lnrpMpRTR 开尔文公式*3:TTN mKg molKg/m:m. R0;R 1P P2 2则相

8、应的液滴半径则相应的液滴半径r r1 _1 _ _ _ r r2 2。微小晶体与普通晶体相比较，性质正确的是微小晶体与普通晶体相比较，性质正确的是 A微小晶体的饱和蒸气压大微小晶体的饱和蒸气压大 B微小晶体的溶解度大微小晶体的溶解度大 C微小晶体的熔点较低微小晶体的熔点较低 D微小晶体的溶解度较小微小晶体的溶解度较小一个玻璃毛细管分别插入一个玻璃毛细管分别插入25 和和75 的水中的水中 则毛细管中的水在两不同温度水中上升的高度：则毛细管中的水在两不同温度水中上升的高度：c(A) 相同相同 ； (B) 无法确定无法确定 ；(C) 25 水中高于水中高于75 水中水中 ；(D) 75 水中高于2

9、5 水中 。 纯水的表面张力是指恒温恒压时水与哪类相纯水的表面张力是指恒温恒压时水与哪类相接触时的界面张力：接触时的界面张力：b(A) 饱和水蒸气饱和水蒸气 ； (B) 饱和了水蒸气的空气饱和了水蒸气的空气 ；(C) 空气空气 ； (D) 含有水蒸气的空气含有水蒸气的空气 。 13.3 溶液的表面吸附溶液的表面吸附.GdA1、降低表面张力，、降低表面张力， 2、减小表面积、减小表面积纯液体通过纯液体通过减小表面积减小表面积，降低表面能，降低表面能溶液还可以通过吸附，改变表面层的结构，溶液还可以通过吸附，改变表面层的结构，降低降低表面张力表面张力，减小表面能。，减小表面能。自由下落的液体都呈球形

10、？自由下落的液体都呈球形？ 某些溶质能降低溶液的表面张力，这样的溶质某些溶质能降低溶液的表面张力，这样的溶质会更多的占据在表面层上，使表面层浓度大于会更多的占据在表面层上，使表面层浓度大于本体的浓度。本体的浓度。 相反相反, 某些溶质会使表面张力升高，这样的某些溶质会使表面张力升高，这样的溶质会力图进入溶液内，使表面层浓度小于本体溶质会力图进入溶液内，使表面层浓度小于本体浓度。浓度。溶液的表面吸附溶液的表面吸附 无论溶质在表面层的浓度大于本体的浓度。无论溶质在表面层的浓度大于本体的浓度。还是小于本体的浓度，这种现象都称为溶液的表还是小于本体的浓度，这种现象都称为溶液的表面吸附。面吸附。溶液的表

11、面吸附溶液的表面吸附溶液的表面吸附有三种类型溶液的表面吸附有三种类型:) A溶质浓度增加， 增大 （无机盐、非挥发性的酸和碱 负吸附。称非表面活性物质。 :) B溶质浓度增加， 减小 （有机物正吸附 (表面活性物质）:8) C溶质浓度增加， 显著降低 （ 个碳原子以上的有机物（表面活性剂）ABC浓度浓度2H O一、溶液的表面吸附量(表面过剩) -正吸附 单位表面层上溶质的物质的量，较同数量的溶剂在溶液内部含有的溶质的物质的量的超出值。022101()defsnnnnA A As s表面积上表面积上溶质溶质n n2 2 溶剂溶剂n n1 12C0.0122g /g,1cm0.003mol10g例

12、如：苯甲酸的浓度取的表面，测得含苯甲酸，含水，求苯甲酸的表面吸附量02210120.0122()0.003 10()11210.002/snnnnAmol cm 二、吉布斯吸附公式二、吉布斯吸附公式22()TRT 22C当溶液的浓度较稀时22/()/TCCRTCC TC作用：已知某溶液的表面张力与浓度的关系，求（），在求 。329329页页与浓度无关时的表面吸附量。称为饱和吸附量：由饱和超额量可以求分子的横截面积 : 可以近似的看成是单位表面层上 溶质的物质的量1.AL3012293K 12.94 10ln(1 19.64C/C )CC=0.01mol/L题：导出溶液的表面超额 与浓度 的关系

13、求时溶液的表面超额量求饱和超额量 求分子的截面积3T19.6412.94 10C1 19.64/C C （）3/19.6412.94 101 19.64/C CRTC C 3720.0119.6412.94 108.7 10/1 19.64 0.01mol mRT :/1C mol LC3012293K 12.94 10ln(1 19.64C/C )CC=0.01mol/ L题：导出溶液的表面超额 与浓度 的关系求时溶液的表面超额量求饱和超额量求分子的截面积19.64C1当：时220.254()1 19.64TCCRTCRTC 92623113.13 10.5.3 106.02 10AmL62

14、0.2545.3 10 mol/m19.64RT 13.4 13.4 液液- -液界面的性质液界面的性质液体液体1在互不相溶的液体在互不相溶的液体2的表面铺成薄层的的表面铺成薄层的过程过程-液液界面的铺展液液界面的铺展液液界面的铺展液液界面的铺展1 12 2212 10ggS铺展系数: 则1可在2的表面铺展2 112如何判断？如何判断？S水苯 水苯水 苯33333335 10/28.9 10/72.7 10/483 10/375 10/357 10/N mN mN mN mN mN m苯 水苯汞水汞 水汞-苯已知: 计算铺展系数，判断苯在水面、水在汞面、苯在汞面能否铺展S汞水-汞水水 汞S汞苯

15、 汞苯汞 苯铺展的应用铺展的应用-表面膜表面膜 将铺展液将铺展液1滴加到不互溶的底液滴加到不互溶的底液2上，溶剂挥上，溶剂挥发后，可形成单分子层厚度的表面膜发后，可形成单分子层厚度的表面膜表面膜的性质表面膜的性质-表面压表面压木片木片铺展液铺展液表面压：表面膜对单位长度表面压：表面膜对单位长度 的木片施加的力。的木片施加的力。0大分子化合物大分子化合物sAnRT大分子化合物由于特殊的结构，能在水面定向排列大分子化合物由于特殊的结构，能在水面定向排列形成单分子膜（气态分子膜形成单分子膜（气态分子膜)当大分子化合物溶液的浓度较低时，表面压很小当大分子化合物溶液的浓度较低时，表面压很小符合符合多数的

16、有机物溶液在水面上都能铺展形成表面膜多数的有机物溶液在水面上都能铺展形成表面膜表面膜的面积表面膜的面积As 中溶质的物质中溶质的物质的量的量二维理想气态膜二维理想气态膜的状态方程的状态方程sAnRTsmARTM. .sA Mamc L铺展液的质铺展液的质量和浓度量和浓度成膜分子的成膜分子的横截面积横截面积成膜物质的成膜物质的质量质量1313、1414、1515题题422981.0 10/40nmKm N月桂酸水溶液，当时，每个月桂酸分子的截面积为，假定在水面形成理想的二维表面膜，计算二度空间的气体常数429810.00.16.0 10/K mgm N2，蛋白质水溶液，铺在质量分数为5的硫酸铵溶

17、液表面，当表面积为m 时，测得，计算蛋白质的摩尔质量13.6 13.6 固固- -液界面的性质液界面的性质-润湿润湿 液体滴到固体表面上会有两种不同的表现形式液体滴到固体表面上会有两种不同的表现形式1、 液体在固体表面收缩，如水银落在地面液体在固体表面收缩，如水银落在地面2、 液体在固体表面铺展，水滴在玻璃上。液体在固体表面铺展，水滴在玻璃上。 都是气固界面变为固液界面的过程都是气固界面变为固液界面的过程一，润湿：固体表面上的气体被一种液体取代的一，润湿：固体表面上的气体被一种液体取代的过过 程称为润湿过程。程称为润湿过程。润湿过程分为三类：1、粘湿：气液，气固界面转化为固液界面的过程as l

18、s gl gW粘湿功：固g lg sl sWaWa0:0:液体可以粘湿固体。液体可以粘湿固体。 Wa 愈大，界面粘得愈牢愈大，界面粘得愈牢 液体液体固体固体液体在固体界面上粘得牢不牢液体在固体界面上粘得牢不牢2、浸湿：气固界面转化为固液界面的过程g-sl-sl sg siWG 浸湿功： 0iW 液体浸湿固体的条件固体能否被液体浸湿固体能否被液体浸湿固液界面取代气固界面，并产生了等面积的气固液界面取代气固界面，并产生了等面积的气液界面的过程液界面的过程-液体在固体表面的液体在固体表面的铺展过程铺展过程.能否发生铺展？能否发生铺展？g sg ll s0(S 铺展）3、铺展过程（液体在固体表面的铺展

19、）接触角与润湿方程：接触角与润湿方程：s sl lg g0 :完全润湿（铺展）90 :润湿90 :不润湿180 :完全不润湿（收缩）1 1、用接触角判断液体对固体的润湿程度、用接触角判断液体对固体的润湿程度s s2 2、润湿方程：、润湿方程：s sl lg g液体在固体表面达平衡时液体在固体表面达平衡时s-gs-ll-gcos0( 润湿方程）s-gs-ll-gcoss-gl-gs-ll-g(1 cos )SS 铺展系数： s-ls-gl-gcosiiWW 浸湿功： as ls gl gal gW W(1cos ) 粘湿功：s-gs-ll-gcos0( 润湿方程）1717、1818题题0.348

20、0.3750.0090.0360S 0.3750.3480.0090.0180S 例题：298K水和辛醇，水和汞，汞和辛醇的界面张力分别为0.009N/m，0.375N/m,0.348N/m，判断水能否在汞和辛醇的表面铺展，辛醇能否在汞和水的表面铺展 水不能在汞和辛醇表面铺展 辛醇能在汞和水的表面铺展1 1、汞视为固体。辛醇视为气体。水为液体、汞视为固体。辛醇视为气体。水为液体2 2、汞视为固体。水视为气体。辛醇为液体、汞视为固体。水视为气体。辛醇为液体s gl gs l171.0N/ m,0.88N/ m,1.77N/ m习题计算接触角的方法判断液态银能否润湿氧化铝表面。已知氧化铝的表面张力

21、液态银的表面张力液态银和氧化铝的表面张力，s-gl-sl-gcos0润湿方程 s-gl-sl-g1.0 1.77cos0.8750.88151 90 液态银不能润湿氧化铝表面作业作业 ：1212、1515、1616、1717、1818。表面活性剂表面活性剂1 1、表面活性剂：显著降低溶液表面张力的物质、表面活性剂：显著降低溶液表面张力的物质 通常是通常是8 8各碳原子以上的有机物各碳原子以上的有机物2 2、表面活性剂的特点：、表面活性剂的特点： a a、具有双亲基团、具有双亲基团 b b、在表面层定向排列形成单分子膜、在表面层定向排列形成单分子膜 c c、达到临界胶束浓度在内部形成胶束，憎水基

22、、达到临界胶束浓度在内部形成胶束，憎水基 团指向里边。团指向里边。 0dddC、 使溶液的 下降 表面活性剂的作用表面活性剂的作用1 1、润湿作用、润湿作用2 2、增溶作用、增溶作用3 3、起泡作用、起泡作用5 5、乳化作用、乳化作用4 4、去污作用、去污作用增溶作用的特点，增溶作用的特点，1 1、可使被溶物的化学势降低、可使被溶物的化学势降低2 2、是一个可逆的平衡过程，、是一个可逆的平衡过程，3 3、与溶解作用不同，进入胶、与溶解作用不同，进入胶 束内不改变质点个数，束内不改变质点个数，4 4、与乳化作用也不同、与乳化作用也不同思考题思考题1 1、表面活性剂加到溶液中，引起、表面活性剂加到

23、溶液中，引起/0ddC 产生的吸附是产生的吸附是2 2、具有双亲结构的表面活性剂，能在界面、具有双亲结构的表面活性剂，能在界面 从而降低从而降低3 3、将两张细长的纸条平行放入水中，中间留少许、将两张细长的纸条平行放入水中，中间留少许 距离，在中间滴一滴肥皂水，两纸条的距离如距离，在中间滴一滴肥皂水，两纸条的距离如 何变化何变化。4 4、什么是表面活性剂、什么是表面活性剂-。接触角的定义是什么，怎样用接触角判断润湿程度接触角的定义是什么，怎样用接触角判断润湿程度表面活性剂的增溶作用错误的是，表面活性剂的增溶作用错误的是， 可使被溶物的化学势降低，是可逆的平衡过程，可使被溶物的化学势降低，是可逆的平衡过程，与溶解相同，与乳化不同。与溶解相同，与乳化不同。水不能润湿荷叶表面、接触角大以水不能润湿荷叶表面、接触角大以9090度，当水中加度，当水中加入皂素后入皂素后 接触角将变大、变小、不变、无法判断接触角将变大、变小、不变、无法判断液体在毛细管内上升或下降由什么因素决定？液体在毛细管内上升或下降由什么因素决定？