第九章表面现?/p>
三.思考题参考答?/p>
1
.表?/p>
Gibbs
自由能与表面张力有哪些共同点和不同点?/p>
答:它们的共同点是:①都反映了表面分子(或原子)受力不均匀的情况;②两?/p>
的数值相同,通常用同一个符号表示?/p>
它们的不同点是:①两者的物理意义不同,表面自由能是指在等温、等压、保持组成不
变的条件下,可逆地增加单位表面积时,系?/p>
Gibbs
自由能的增值。表面张力是指垂?/p>
作用于单位长度的边界上,且与表面相切的一种使表面收缩的力。②两者的单位不同?/p>
表面自由能的单位?/p>
J·
m
-2
,而表面张力的单位?/p>
N·
m
-1
?/p>
2
.在一个飘荡在空气中的肥皂泡壁上,所受的附加压力为多少?
答:
肥皂泡有内?/p>
外两个球形表面,
曲面上附加压力的方向都指向曲率半径的圆心?/p>
若忽略肥皂膜的厚度,
外表凸球面和内表凹球面的曲率半径近似看作相等?/p>
则肥皂泡?/p>
所受的总的附加压力是普通球面附加压力的两倍?/p>
3
.在自然界中,为什么气泡、小液滴都呈球形?这种现象在实际生活中有什么应
用?
答:液膜和液体的表面都存在表面自由能,在等温、等压的条件下,表面自由能越
低,系统越稳定。所以,为了降低表面自由能,液体表面都有自动收缩到最小的趋势?/p>
而球形是相同体积的物体具有表面积最小的一种形状,所以气泡和小液滴都呈球形?/p>
如果要制备小的玻璃珠?/p>
可以首先将玻璃加热成熔融状态,
然后用一定孔径的喷头?/p>
将熔融状态的玻璃喷入冷却液(一般是用重油)中,小的玻璃液滴在降落的过程中会?/p>
动收缩成球状。要制备球形硅胶,可以用相似的方法,将熔融状态的硅酸凝胶喷入水中
即可?/p>
4
.纯液体、溶液和固体是分别以什么方式来降低自身的表面自由能,以达到最?/p>
定的状态?
答:纯液体只有收缩一种方式,尽量缩小表面积,在体积小时收缩成球形。而溶?/p>
有两种方式,一种是收缩,另一种是调节表面层的浓度。如果溶质是表面活性剂,则?/p>
可能使溶质分子排在表面,
使溶质的表面浓度大于本体浓度。如果溶质是非表面活性物