表面現(xiàn)象72附加壓力ppt課件

1、藥學(xué)院物理化學(xué)教研室藥學(xué)院物理化學(xué)教研室制作：陳紀(jì)岳制作：陳紀(jì)岳第二節(jié) 彎曲外表的性質(zhì)藥學(xué)院物理化學(xué)教研室藥學(xué)院物理化學(xué)教研室凸面凸面 一曲面附加壓力一曲面附加壓力平面平面 1附加壓力概念附加壓力概念 曲面和平面比較，外表受力情況不一樣曲面和平面比較，外表受力情況不一樣 p內(nèi)內(nèi)= p外外恣意區(qū)域恣意區(qū)域外表張力合力外表張力合力= 0 p內(nèi)內(nèi)= p外外+p曲曲p內(nèi)內(nèi)p外外p曲曲外表張力合力外表張力合力p曲曲指向液體內(nèi)部指向液體內(nèi)部 p外外p內(nèi)內(nèi)藥學(xué)院物理化學(xué)教研室藥學(xué)院物理化學(xué)教研室恣意區(qū)域恣意區(qū)域外表張力合力外表張力合力= 0 平面平面 p內(nèi)內(nèi)= p外外p外外p內(nèi)內(nèi)外表張力合力外表張力合力p曲

2、曲指向液體外部指向液體外部 凹面凹面 p內(nèi)內(nèi)= p外外-p曲曲外表張力合力外表張力合力p曲曲指向液體內(nèi)部指向液體內(nèi)部 凸面凸面 p內(nèi)內(nèi)= p外外+p曲曲p內(nèi)內(nèi)p外外p曲曲p內(nèi)內(nèi)p曲曲p外外附加壓力附加壓力p曲曲=Dp= p內(nèi)內(nèi) p外外 藥學(xué)院物理化學(xué)教研室藥學(xué)院物理化學(xué)教研室一曲面附加壓力一曲面附加壓力VApdd 曲曲2球形曲面附加壓力球形曲面附加壓力 設(shè)半徑為設(shè)半徑為r的球狀液滴在等溫等壓可逆條件下，使體積增大的球狀液滴在等溫等壓可逆條件下，使體積增大dV，外表積增大，外表積增大dA，此時，此時環(huán)境作體積功環(huán)境作體積功 = 體系外表能添加體系外表能添加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 曲率半徑曲率半徑r與毛細管半徑與毛細管半徑R、接觸角、接觸角有關(guān)：有關(guān)： rR R = r cos =0時，時，r= R 藥學(xué)院物理化學(xué)教研室藥學(xué)院物理化學(xué)教研室一曲面附加壓力一曲面附加壓力請思索請思索 (1) 為什么自在液滴自動呈球狀，畫出圖中為什么自在液滴自動呈球狀，畫出圖中4點點p曲方向及相對曲方向及相對大小。大小。 (2) 為什么松散土壤雨后會下沉？水在土中是浸潤的。為什么松散土壤雨后會下沉？水在土中是浸潤的。 (3) 為什么催化劑過熱熔結(jié)會失活為什么催化劑過熱熔結(jié)會失活? 藥學(xué)院物理化學(xué)教研室藥學(xué)院物理化學(xué)教研室

4、二液滴大小對蒸氣的影響二液滴大小對蒸氣的影響景象：液滴越小，蒸氣壓越大景象：液滴越小，蒸氣壓越大 緣由：液滴越小，遭到的附加壓力越大內(nèi)壓越大，越易蒸發(fā)緣由：液滴越小，遭到的附加壓力越大內(nèi)壓越大，越易蒸發(fā) 推導(dǎo)：推導(dǎo)：pr定量關(guān)系式定量關(guān)系式 g-l平衡時平衡時:l = g構(gòu)成液滴平衡后的變化：構(gòu)成液滴平衡后的變化：dl =dg變化是由壓力引起的：變化是由壓力引起的： ggglllddppppTT pl：plpl+p曲曲pg：p*p*rdGm= SmdT + VmdpmmVpGpTT 液體：液體：Vm=M/ 氣體：氣體：Vm=RT/p藥學(xué)院物理化學(xué)教研室藥學(xué)院物理化學(xué)教研室二液滴大小對蒸氣的影響

5、二液滴大小對蒸氣的影響推導(dǎo)：推導(dǎo)：pr定量關(guān)系式定量關(guān)系式 ggglllddppppTT pl：plpl+p曲曲pg：p*p*rdGm= SmdT + VmdpmmVpGpTT 液體：液體：Vm=M/ 氣體：氣體：Vm=RT/p積分積分 r*ppppppVpVggmllmddll曲曲*rppRTrMln2 藥學(xué)院物理化學(xué)教研室藥學(xué)院物理化學(xué)教研室二液滴大小對蒸氣的影響二液滴大小對蒸氣的影響Kelven公式公式 式中一切物理式中一切物理量用量用SI制單位制單位 了解公式：了解公式： (1) 對于凸曲面，對于凸曲面，r為正，為正， ，粒徑，粒徑r越小，越小，Pr*越大。越大。液滴小，蒸氣壓高液滴小

6、，蒸氣壓高 1 *rpp(2) 對于凹曲面，對于凹曲面，r為負，為負，即曲面上蒸氣壓，即曲面上蒸氣壓 1 *rpprRTMpp*r12ln *rppRTrMln2 解釋：解釋： 毛細管凝結(jié)景象毛細管凝結(jié)景象硅膠枯燥原理硅膠枯燥原理 硅膠，具毛細空隙，對水潤濕成凹面，蒸氣壓硅膠，具毛細空隙，對水潤濕成凹面，蒸氣壓，易凝結(jié)。，易凝結(jié)。 藥學(xué)院物理化學(xué)教研室藥學(xué)院物理化學(xué)教研室二液滴大小對蒸氣的影響二液滴大小對蒸氣的影響思索：思索： 靜置一段時間靜置一段時間何種形狀？何種形狀？藥學(xué)院物理化學(xué)教研室藥學(xué)院物理化學(xué)教研室三三. 粒子大小對溶解度的影響粒子大小對溶解度的影響推導(dǎo)：推導(dǎo)：Kelven公式運用

7、于固體外表時公式運用于固體外表時 rRTMpp*r12lnls 根據(jù)根據(jù)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，即粒徑越小，其溶解度越大。越大，即粒徑越小，其溶解度越大。 解釋：陳化景象解釋：陳化景象沉淀經(jīng)一段時間，小粒消逝，大粒長大。沉淀經(jīng)一段時間，小粒消逝，大粒長大。 大粒；溶解度小，已飽和大粒；溶解度小，已飽和結(jié)晶結(jié)晶 小粒；未飽和小粒；未飽和溶解溶解 rRTMccr12lnls0 初沉淀初沉淀 藥學(xué)院物理化學(xué)教研室藥學(xué)院物理化學(xué)教研室四新相生成和亞穩(wěn)形狀四新相生成和亞穩(wěn)形狀新相剛生成時，粒徑非常小，其蒸氣壓或溶解度較大，因新相剛生成時

8、，粒徑非常小，其蒸氣壓或溶解度較大，因此會出現(xiàn)一些此會出現(xiàn)一些“過頭景象，體系處于亞穩(wěn)形狀，包括：過頭景象，體系處于亞穩(wěn)形狀，包括： 新相生成新相生成產(chǎn)生現(xiàn)象產(chǎn)生現(xiàn)象1 蒸氣冷凝蒸氣冷凝過飽和蒸氣過飽和蒸氣2 液體蒸發(fā)液體蒸發(fā)過熱液體過熱液體3 液體凝固液體凝固過冷液體過冷液體4 溶質(zhì)結(jié)晶溶質(zhì)結(jié)晶過飽和溶液過飽和溶液藥學(xué)院物理化學(xué)教研室藥學(xué)院物理化學(xué)教研室人工降雨：撒入固體，構(gòu)成凝聚中心人工降雨：撒入固體，構(gòu)成凝聚中心(冰晶冰晶 四新相生成和亞穩(wěn)形狀四新相生成和亞穩(wěn)形狀1過飽和蒸氣過飽和蒸氣 景象：蒸氣超越飽和蒸氣壓而未凝結(jié)成液體景象：蒸氣超越飽和蒸氣壓而未凝結(jié)成液體 緣由：微小液滴，具較大蒸

9、氣壓，在正常的飽和蒸氣壓下緣由：微小液滴，具較大蒸氣壓，在正常的飽和蒸氣壓下難以生成，構(gòu)成過飽和蒸氣。一旦液滴構(gòu)成，蒸氣難以生成，構(gòu)成過飽和蒸氣。一旦液滴構(gòu)成，蒸氣壓壓，迅速液化。天空中常有過飽和蒸氣。，迅速液化。天空中常有過飽和蒸氣。 演示演示藥學(xué)院物理化學(xué)教研室藥學(xué)院物理化學(xué)教研室四新相生成和亞穩(wěn)形狀四新相生成和亞穩(wěn)形狀2過熱液體過熱液體 景象：液體到達正常沸點不沸騰，溫度繼續(xù)上升景象：液體到達正常沸點不沸騰，溫度繼續(xù)上升 (1) 剛構(gòu)成小泡內(nèi)凹面蒸氣壓低于正剛構(gòu)成小泡內(nèi)凹面蒸氣壓低于正常大氣壓常大氣壓例按例按kelven公式計算，公式計算，r=5107 m的小泡內(nèi)蒸氣壓為的小泡內(nèi)蒸氣壓為

10、0.998patm 緣由：緣由：(2) 剛構(gòu)成的小泡遭到極大的附加壓力主要緣由剛構(gòu)成的小泡遭到極大的附加壓力主要緣由 按按Laplace公式計算，公式計算，5107 m的小泡，的小泡，p曲曲= 2.33patm 因此需升高溫度，產(chǎn)生更大蒸氣壓以對抗因此需升高溫度，產(chǎn)生更大蒸氣壓以對抗p曲曲 爆沸與防止：過熱液體一旦沸騰，爆沸與防止：過熱液體一旦沸騰，p曲曲，構(gòu)成爆沸。加沸，構(gòu)成爆沸。加沸石防止。石防止。 (3) 液體靜壓力較小，可忽略液體靜壓力較小，可忽略藥學(xué)院物理化學(xué)教研室藥學(xué)院物理化學(xué)教研室四新相生成和亞穩(wěn)形狀四新相生成和亞穩(wěn)形狀3過冷液體過冷液體 景象：液體熔點以下仍不凝固。如純水可冷至景象：液體熔點以下仍不凝固。如純水可冷至40C 緣由：極細微的晶粒有較大的蒸氣壓或較大化學(xué)勢，緣由：極細微的晶粒有較大的蒸氣壓或較大化學(xué)勢，不能與液相化學(xué)勢平衡，因此不易構(gòu)成。不能與液相化學(xué)勢平衡，因此不易構(gòu)成。 非晶狀固體：過