界面现象练习题
1.下面关于表面张力的方向叙述不正确的是:(中科大2004年)
(a) 平液面的表面张力沿着液面且与液面平行
(b) 弯曲液面的表面张力指向曲率中心
(c) 弯曲液面的表面张力垂直于周界限,且与液滴的表面相切
(d) 表面张力是沿着液体表面,垂直作用于单位长度上的紧缩力答b;
2.水平放置的粗细均匀的毛细玻璃管中有一段汞柱,当在玻璃管右端稍稍加热时,管中汞柱将:(大连化物所2002年)
(a) 向左移动 (b) 向右移动 (c) 不移动 (d) 无法确定答b;
3. 造成液体过热的主要原因是:(中国石油大学(华东)2003年)
(a)气泡内压力下降 (b)小气泡受弯曲界面压力差 P
(c)液柱静压力使气泡难以形成(d)过热时热力学上更稳定一些答b
4. 在一密闭恒温容器内,有大小不同的两个微小汞滴,经过足够长时间后,容器内仍有液体汞存在。则下列叙述正确的是:(大连理工大学2005年)
(a)有大小不等的两个液滴 (b)有两个大小相等的液滴
(c)大液滴消失; (d)小液滴消失答d
5. 现有一个由水形成的液珠和一个气泡,附加压力的方向分别是:(大连理工大学2005年)
(a) 液珠:向外,气泡:向内 (b) 液珠:向内,气泡:向外
(c) 液珠:向外,气泡:向外 (d) 液珠:向内,气泡:向内答d
9. 对于同一种物质,微小晶体与普通晶体相比较,下列叙述不正确的是:(浙工大2006年)
(a)蒸气压较大 (b)熔点较低 (c)熔点相同 (d) 溶解度较大
答c
11.对弯曲液面所产生的附加压力(b )
a.一定等于零
b. 一定不等于零
c. 不确定
14液体在能被它完全润湿的毛细管中上升的高度反比于(b )
a.空气的压力
b.毛细管半径
c.液体的表面张力
d.液体的粘度
15. 两亲分子作为表面活性剂是因为(c )
a.在界面上产生负吸附
b.能形成胶束
c.在界面上定向排列降低了表面能
d.使溶液的表面张力增大
界面现象练习题 1.下面关于表面张力的方向叙述不正确的是:(中科大2004年) (a) 平液面的表面张力沿着液面且与液面平行 (b) 弯曲液面的表面张力指向曲率中心 (c) 弯曲液面的表面张力垂直于周界限,且与液滴的表面相切 (d) 表面张力是沿着液体表面,垂直作用于单位长度上的紧缩力答b; 2.水平放置的粗细均匀的毛细玻璃管中有一段汞柱,当在玻璃管右端稍稍加热时,管中汞柱将:(大连化物所2002年) (a) 向左移动 (b) 向右移动 (c) 不移动 (d) 无法确定答b; 3. 造成液体过热的主要原因是:(中国石油大学(华东)2003年) (a)气泡内压力下降 (b)小气泡受弯曲界面压力差 P (c)液柱静压力使气泡难以形成(d)过热时热力学上更稳定一些答b 4. 在一密闭恒温容器内,有大小不同的两个微小汞滴,经过足够长时间后,容器内仍有液体汞存在。则下列叙述正确的是:(大连理工大学2005年) (a)有大小不等的两个液滴 (b)有两个大小相等的液滴 (c)大液滴消失; (d)小液滴消失答d 5. 现有一个由水形成的液珠和一个气泡,附加压力的方向分别是:(大连理工大学2005年) (a) 液珠:向外,气泡:向内 (b) 液珠:向内,气泡:向外 (c) 液珠:向外,气泡:向外 (d) 液珠:向内,气泡:向内答d 9. 对于同一种物质,微小晶体与普通晶体相比较,下列叙述不正确的是:(浙工大2006年) (a)蒸气压较大 (b)熔点较低 (c)熔点相同 (d) 溶解度较大 答c 11.对弯曲液面所产生的附加压力(b ) a.一定等于零 b. 一定不等于零 c. 不确定 14液体在能被它完全润湿的毛细管中上升的高度反比于(b ) a.空气的压力 b.毛细管半径 c.液体的表面张力 d.液体的粘度 15. 两亲分子作为表面活性剂是因为(c ) a.在界面上产生负吸附 b.能形成胶束 c.在界面上定向排列降低了表面能 d.使溶液的表面张力增大
第九章 界面现象 讲解:日常生活和生产中,有很多现象和界面有关。如:水在玻璃细管中会上升,这叫毛细现象;水可以在桌面上铺开,水银却成球状等。通常把气液和气固界面成为表面。 第一节 表面张力和表面吉布斯函数 一、表面现象及其本质 1.界面层的定义 界面的5种类型:g-l,g-s,l-l,l-s,s-s. 其中g-l 和g-s 界面也叫表面。 界面分子和内部分子的区别:内部分子受力对称,界面分子受力不对称,不均匀。 液体自发使表面积缩小。 讲解:测定液体蒸气压,不能有空气存在,液体表面指纯液体与其纯蒸气之间的过渡层,只有几个分子厚。日常生活中讲的液体表面,是指液体与空气之间的界面,其中空气被液体蒸气饱和。 2.系统的比表面(分散度) 单位质量具有的表面积,或单位体积具有的表面积。 def def S S m V A A A A m V ==质量表面积体积表面积 例:一个边长为0.01米的立方体表面积是多少?把这个立方体分成10-9m 的小立方体,求其总面积。 解:边长为0.01米的立方体表面积 2-421=60.01=610m A ?? () 3 213 90.011010-=小立方体的个数为 -92213226(10)10610m A =??=?小立方体总面积 物体被分散后的体积变化,请看358页表9.1。 二、表面张力、表面功、表面吉布斯函数 在等温等压条件下者3个概念是一回事。 讲解:吉布斯函数变就是等温等压条件下可逆过程得体积功。 :γ等温等压下可逆地增加单位表面积所需的功。 B ,,S T p n G A γ?? ?= ? ??? 表面张力就是表面功 表面张力F:表面上,每米长度所受的收缩力,垂直于表面切线方向。 -2-2-1 J m N m m N m ?=??=?单位: 表面功 表面张力
Word界面组成及基本操作 第一课word界面的组成 (Word是由Micropro软件公司研制的。Microsfot Word(简称是微软Word 2000 WS)公司的Office系列办公的一个组件,是目前世界上最流行的文字编辑软件,作用:方便地编辑和发送电子邮件,编辑和处理网页等。) 一、Word的启动: 1)、①“开始”按钮→“开始”菜单→“程序”命令→“Microsoft Word”命令。②双击桌面图标“Microsoft Word”快捷命令。 二、Word的退出: ①单击Word2000窗口左上角的“关闭”按钮“”。 ②双击标题栏最左端的控制菜单图标“”。 ③“文件”菜单→“退出”命令。 ④按快捷键“Alt+F4” 三、Word2000的窗口组成: 1)、标题栏、菜单栏、常用工具栏、格式工具栏、标尺(垂直标尺、水平标尺)、工作区、状态栏、滚动条(水平滚动条、垂直滚动条)、
窗口的边框与边角。 2)、①标题栏:位于窗口最上面一行。组成:应用程序名称(Word2000)、与文件名(文档1)与标题栏最右边的3个按钮如:最小化按钮()、最大化()、关闭()按钮等。 ②菜单栏:位于标题栏下一行的菜单栏。包含9组菜单项,显示 菜单中隐藏的一些命令及其操作。 ③常用工具栏:以按钮的形式表示经常使用的工具,作用:快捷 方便。 ④标尺:可以调整段落缩排方式、方式、左右边界位置及表格的 栏宽。作用:显示面面版心的宽度。 ⑤工作区域:作用:用于输入与编辑文本、表格、图形等。 ⑥滚动条:(分为:垂直滚动与水平滚动):作用:可快速移动文 档内容,浏览整页显示内容。 ⑦状态栏:作用:用于显示当前工作的状态及操作信息。 第二课 Word的基本操作 一、常用命令按钮的使用: 1.新建文档: ①【文件】→【新建】→【新建文档】对话框→“空白文档。 ②单击常用工具栏“”新建按钮。
279 界面现象 1. 表面张力、表面功及表面吉布斯函数 表面张力γ:引起液体或固体表面收缩的单位长度上的力,单位为N·m -1。 表面功:'δ/d r s W A ,使系统增加单位表面所需的可逆功,单位为J·m -2。 表面吉布斯函数:B ,,()(/)s T p n G A α??,恒温恒压下系统增加单位表面时所增加的吉布斯 函数,单位为J·m -2。 表面吉布斯函数的广义定义: B()B()B()B(),,,,,,,,( )()()()S V n S p n T V n T p n s s s s U H A G A A A A ααααγ????====???? ',r s T p s W dA dG dA γδ== 表面张力是从力的角度描述系统表面的某强度性质,而表面功及表面吉布斯函数则是从能量角度和热力学角度描述系统表面的某一性质。三者虽为不同的物理量,但它们的数值及量纲等同的,均可化为N·m -1。 在一定温度、压力下,若系统有多个界面,其总界面吉布斯函数: s i i s i G A γ=∑ 2. 弯曲液面的附加压力、拉普拉斯方程 附加压力:Δp =p 内-p 外 拉普拉斯方程:2p r γ?= 规定弯曲液面凹面一侧压力位p 内,凸面一侧压力位p 外;γ为表面张力;r 为弯曲液面的曲率半径,△p 一律取正值;附加压力方向总指向凹面曲率半径中心。 3. 毛细现象 毛细管内液体上升或下降的高度 2cos h r g γθρ= 式中:γ为表面张力;ρ为液体密度;g 为重力加速度;θ为接触角;r 为毛细管半径。当液体不能润湿管壁,θ>90°即0cos θ<时,h 为负值,表示管内凸液体下降的深度。 4. 微小液滴的饱和蒸汽压——开尔文公式
第十章界面现象练习题 一、是非题(对的画√错的画×) 1、液体的表面张力总是力图缩小液体的表面积。() 2、液体的表面张力的方向总是与液面垂直。() 3、分子间力越大的物体其表面张力也越大。() 4、垂直插入水槽中一支干净的玻璃毛细管,当在管中上升平衡液面外加热时,水柱会上升。() 5、在相同温度下,纯汞在玻璃毛细管中呈凸液面,所以与之平衡的饱和蒸气压必大于其平液面的蒸汽压。() 6、溶液表面张力总是随溶液的浓度增大而减小。() 7、某水溶液发生负吸附后,在干净的毛细管中的上升高度比纯水在该毛细管中上升的高度低。() 8、通常物理吸附的速率较小,而化学吸附的速率较大。() 9、兰格缪尔等温吸附理论只适用于单分子层吸附。() 10、临界胶束浓度(CMC)越小的表面活性剂,其活性越高。() 11、物理吸附无选择性。() 12、纯水、盐水、皂液相比,其表面张力的排列顺序是:γ(盐水)<γ(纯水)<γ(皂液)。() 13、在相同温度与外压力下,水在干净的玻璃毛细管中呈凹液面,故管中饱和蒸气压应小于水平液面的蒸气压力。() 14、朗缪尔吸附的理论假设之一是吸附剂固体的表面是均匀的。() 15、同一纯物质,小液滴的饱和蒸气压大于大液滴的饱和蒸气压。() 16、弯曲液面的饱和蒸气压总大于同温度下平液面的蒸气压。() 17、表面张力在数值上等于等温等压条件下系统增加单位表面积时环境对系统所做的可逆非体积功。() 18、某水溶液发生正吸附后,在干净的毛细管中的上升高度比在纯水的毛细管中的水上升高度低。() 19、弯曲液面处的表面张力的方向总是与液面相切。()
20、吉布斯所定义的“表面过剩物质的量”只能是正值,不可能是负值。( ) 21、封闭在容器内的大、小液滴若干个,在等温下达平衡时,其个数不变,大小趋于一致。() 22、凡能引起表面张力降低的物质均称之为表面活性剂。() 23、表面过剩物质的量为负值,所以吸附达平衡后,必然引起液体表面张力降低。() 24、在吉布斯模型中,选择表面相的位置使溶剂的表面过剩物质的量n1(γ),则溶质的表面过剩物质的量ni(γ)可以大于零、等于零或小于零。() 25、过饱和蒸气之所以可能存在,是因新生成的微小液滴具有很大的 比表面吉布斯函数。() 二、选择题 1、液体表面分子所受合力的方向总是(),液体表面张力的方向总是() (1)沿液体表面的法线方向,指向液体内部。 (2)沿液体表面的法线方向,指向气体内部。 (3)沿液体表面的切线方向, (4)无确定的方向。 2、在定温定压下影响物质的表面吉布斯函数的因素是() (1)仅有表面积As (2)仅有表面张力γ (3)表面积As和表面张力γ(4)没有确定的函数关系 3、附加压力产生的原因是() (1)由于存在表面(2)由于在表面上存在表面张力 (3)由于表面张力的存在,在弯曲表面两边压力不同 (4)难于确定 4、在水平放置的玻璃毛细管中注入少许水(水润湿玻璃)在毛细管中水平水柱 的两端呈凹液面,当在右端水凹面处加热,毛细管中的水向何端移动。()(1)向左移动(2)向右移动 (3)不动(4)难以确定 5、今有一球形肥皂泡,半径为r,肥皂水溶液的表面张力为γ,则肥皂泡内附加压力是()
§10.2 概念题 10.2.1填空题 1. 液体表面层中的分子总受到一个指向()力,而表面张力则是()方向上的力。 2. 在恒T,P下,纯液体是通过()来降低其表面吉布斯函数的,例如荷叶上的水滴呈球状是因为()。 3. 在25℃下,于100KPa的大气中,当某溶液形成半径为r之液滴时,液滴内液体的压力为150KPa.若在同温、同压下的空气中,将该溶液吹成一半径为r的气泡时,则该气泡内气体的压力为()(填入具体数值)。不考虑重力的影响。 4. 分散在大气中的小液滴和小气泡,或者毛细血管中的凸液面和凹液面,所产生的附加压力的方向均指向于( )。 图10-1 5. 如图10-1所示,设管中液体对毛细血管完全润湿,当加热管中水柱的右端时,则水柱将向()移动。 6. 将同样量的两小水滴中之一灌在玻璃毛细血管中该水滴能很好地润湿管壁,而另一小水滴则放在荷叶上,若两者均放在温度的大气中,则最先蒸发掉的是()。 7. 产生过冷、过热和过饱和等亚稳态现象之原因是()。 8. 固体对气体的吸附有物理吸附和化学吸附之分,原因是() 9. 朗缪尔的吸附理论只适用于()吸附,根据朗缪尔理论导出的吸附等温式所描绘的吸附等温线的形状为()(画出图形)。 10. 如图10-2所示,在固体表面上附着一气泡,气泡被液体所包围,请在图中画出接触角 的位置。 图10一2 图10一3
11. 如图10-3所示,将一半径为r 的固体球体并恰有一般浸没在液体中,设固体和液体的表面张力分别为,s l γγ与固液界面张力为sl γ,则在恒T,P 下,球在浸没前后的表面吉布斯函数变化s G ?=( )(写出式子)。 10.2.2 单项选择题 1. 如图所示,该U 型管的粗、细两管的半径分别为0.05cm 和0.01cm 。若将密度30.80.g cm U ρ-=?的液体注入型管中,测得细管液面比粗管的液面高h= 2.2cm , (γ=l 利用上述数据便可求得该液体的表面张力 ) 。设该液体与管壁能很好润湿,即0θ=?。 选择填入:(a)5.20×31313110.;()10.7910.;()12.8210.;N m b N m c N m ------??(d)因数据不足,无法计算。 2. 在100℃,大气压力为101.325kPa 下的纯水中,如有一个半径为r 的蒸汽泡,则该蒸汽泡内的水的饱和蒸汽压r p ( )大气压力0p 0p ;若不考重力的作用,则蒸汽泡受到的压力为( )。 选择填入:(a )大于;0p (大气压力)-p ?(附加压力);(b)大于;0p +p ?;(c)小于; o p p -?;(d)小于;o p p +?。 3. 在T ,p 一定的条件下,将一体积为V 的大水滴分散为若干小水滴后,在下列性质中,认为基本不发生变化的性质为( )。 选择填入:(a)表面能; (b)表面张力;(c )弯曲液面下的附加压力;(d )饱和蒸汽压。 4. 在室温、大气压力下,用同一支滴管分别滴下同体积的纯水和稀的表面活性剂水溶液(其密度可视为与纯水相同)则水的滴数1n 与稀表面活性剂溶液的滴数2n 之比,即12 /n n
第一章:基本功能与操作 Alias的工程师们花费了大量的时间和精力,使得MAYA这个复杂的软件成为有用的工具。要使用像MAYA这样大型复杂的软件,如果能有一个对该软件各部分的详细介绍,则会加快用户的学习速度。在这一章里,我们就来介绍MAYA的基本功能与操作。 1.1 鼠标之于窗口 我们打开一个model为例: ●1-1-1 旋转 以Persp窗口为例,一般时候光标在画面中是呈箭头状。如图1-1-2:
●1-1-2 当我们按住Alt键不放再按住鼠标左键的时候,光标会变成两个弯曲旋转的箭头,如图1-1-3所示: ●1-1-3 这时我们可以平移鼠标,就会看到整个画面都随着鼠标的移动而转动(Alt键不能放开)。如图1-1-4:
●1-1-4 当放开鼠标左键以后,光标即恢复成箭头的状态。如图1-1-5: ●1-1-5 移动 按住Alt键不放,再按住鼠标中键的时候,我们会看到光标变成了十字标,如图1-1-6:
●1-1-6 这时我们可以上、下、左、右移动鼠标(Alt键不能放开)。如图1-7-7、1-1-8: ●1-1-7 向上移动
●1-1-8向左移动 ●1-1-9向右下移动 当放开鼠标中键时,光标恢复为箭头状态。 镜头的伸缩 当我们按住Alt键不放,再按住鼠标右键,光标会变成形状的箭头如图1-1-10所示:
●1-1-10 我们可以按住鼠标右键向左移动(要一直按住Alt键),会看到整个画面是向后缩的,这是Zoom Out,如图1-1-11 ●1-1-11 向后Zoom Out 然后我们按住右键向右移动,画面是想前放大的,也就是Zoom In,如图1-1-12:
第十二章 界面现象复习题解答 1、 为什么气泡、液滴、肥皂泡等等都呈圆形?玻璃管口加热后会变的光滑并缩小(俗称圆口),这些现象的本质就是什么? 答:这些现象的本质就是:表面层分子总就是受到本体内部分子的拉力,有进入本体内部的趋势,即总就 是使表面积缩小到最小的趋势,因为相同体积的球形表面积最小,所以都成球形,而玻璃管口加热后变为 圆口也就是减小曲率半径((缩小表面积)。 2、 用学到的关于界面现象的知识解释以下几种做法或现象的基本原理:(1)人工降雨,(2)有机蒸馏中加沸石,(3)毛细凝聚,(4)过饱与溶液、过饱与蒸汽、过冷液体等过饱与现象,(5)重量分析中的“陈化”过程,(6)喷洒农药时为何常常要在药液中加少量表面活性剂。 答:都用开尔文公式RTlnP/P 0=2 r m/ρR’或RTlnP 1/P 2=(2 r m/ρ)*(1/R 1′-1/ R 2′)或RTlnS/S 0=2 r m/ρR’或 RTlnS 1/S 2=(2 r m/ρ)*(1/R 1′-1/ R 2′)来解释。 3、如图所示,在三通活塞的两端涂上肥皂液,关断右端通路,在左端吹一个大泡;然后关闭左端,在右端吹一个小泡,最后让左右两端相通,试问接通后两泡的大小有何变化?到何时达到平衡?讲出 变化的原因及平衡时两泡的曲率半径的比值。 答:接通后小泡变小,大泡变大,即小气泡的附加压力Ps 大于大气泡的附加压力,当达平衡时两气泡的曲 率半径相等。 4、因吉布斯自由能越低,体系越稳定,所以物体总有降低本身表面吉布斯自由能的趋势。请说说纯液体、溶液、固体就是如何降低自己的表面吉布斯自由能的。 答:纯液体通过缩小表面积来降低表面吉布斯自由能。溶液通过减小表面积与表面吸附两种途径来降低 表面吉布斯自由能,对表面活性剂产生正吸附(Pi= -a i /RT(dr/da i ),对非表面活性剂产生负吸附。固体通过 吸附气体分子或液体分子来降低体系吉布斯自由能。 5、为什么小晶粒的熔点比大块的固体的熔点略低而溶解度却比大晶粒大? 答:根据开尔文公式RTlnS 1/S 2=2 r m/ρR’说明小晶粒的溶解度大于大块固体的溶解度(因为相同质量的 小晶粒的表面吉布斯自由能大于大晶体的表面吉布斯自由能。因为熔点就是三相平衡点 , ∵RTlnP 小/P 大=(2 r m/ρ)*(1/R 小-1/ R 大),小晶体的蒸汽压大于大晶体的蒸汽压,所以小晶体的熔点比大晶
第十二章界面现象复习题解答 1、为什么气泡、液滴、肥皂泡等等都呈圆形玻璃管口加热后会变的光滑并缩小(俗称圆口),这些现象 的本质是什么 答:这些现象的本质是:表面层分子总是受到本体内部分子的拉力,有进入本体内部的趋势,即总是使表面积缩小到最小的趋势,因为相同体积的球形表面积最小,所以都成球形,而玻璃管口加热后变为圆口也是减小曲率半径((缩小表面积)。 2、用学到的关于界面现象的知识解释以下几种做法或现象的基本原理:(1)人工降雨,(2)有机蒸馏中加沸石,(3)毛细凝聚,(4)过饱和溶液、过饱和蒸汽、过冷液体等过饱和现象,(5)重量分析中的“陈化”过程,(6)喷洒农药时为何常常要在药液中加少量表面活性剂。 答:都用开尔文公式RTlnP/P0=2 r m/ρR’或RTlnP1/P2=(2 r m/ρ)*(1/R1′-1/ R2′)或RTlnS/S0=2 r m/ρR’或RTlnS1/S2=(2 r m/ρ)*(1/R1′-1/ R2′)来解释。 3、如图所示,在三通活塞的两端涂上肥皂液,关断右端通路,在左端吹一个大泡;然后关闭左端,在右端吹一个小泡,最后让左右两端相通,试问接通后两泡的大小有何变化到何时达到平 衡讲出变化的原因及平衡时两泡的曲率半径的比值。 答:接通后小泡变小,大泡变大,即小气泡的附加压力Ps大于大气泡的附加压力,当达平衡时两气泡的曲率半径相等。 4、因吉布斯自由能越低,体系越稳定,所以物体总有降低本身表面吉布斯自由能的趋势。请说说纯液体、溶液、固体是如何降低自己的表面吉布斯自由能的。 答:纯液体通过缩小表面积来降低表面吉布斯自由能。溶液通过减小表面积和表面吸附两种途径来降低表面吉布斯自由能,对表面活性剂产生正吸附(Pi= -a i/RT(dr/da i),对非表面活性剂产生负吸附。 固体通过吸附气体分子或液体分子来降低体系吉布斯自由能。 5、为什么小晶粒的熔点比大块的固体的熔点略低而溶解度却比大晶粒大 答:根据开尔文公式RTlnS1/S2=2 r m/ρR’说明小晶粒的溶解度大于大块固体的溶解度(因为相同质量的小晶粒的表面吉布斯自由能大于大晶体的表面吉布斯自由能。因为熔点是三相平衡点, ∵RTlnP小/P大=(2 r m/ρ)*(1/R小-1/ R大),小晶体的蒸汽压大于大晶体的蒸汽压,所以小晶体的熔点
第9章表面现象和胶体化学 1 基本概念 1.1界面和表面 不同物质或同种物质的密切接触的两个相之间的过渡区叫界面,如液态水和冰的接触面,水蒸气和玻璃的接触面等等。 表面是指固体对真空或固体和液体物质与其自身的蒸气相接触的面。显然,表面包括在界面的概念之内,但通常并没严格区别两者,“表面”和“界面”互相通用。 1.2 表面能、表面函数和表面功 表面上的物质微粒比他们处于体相内部时多出的能量叫表面能或总表面能。 由于表面的变化通常在等温等压条件下进行,因此这时的表面能实际上就是表面吉布斯函数。 在等温等压下且组成不变的条件下以可逆方式增加体系的表面积时所做的非体积功叫表面功,它在量值上等于表面吉布斯函数。 1.03 表面张力(比表面能) 简单的说,表面张力就是单位面积上的表面能量,即比表面能,因为它与力有相同的量纲,故叫表面张力。实际上,表面张力是表面层的分子垂直作用在单位长度的线段或边界上且与表面平行或相切的收缩力。 1.04 附加压力 弯曲液面下的附加压力是指液面内部承受的压力与外界压力之差,其方向指向曲面球心。 1.5 铺展和铺展系数 某一种液滴在另一种不相溶的液体表面上自行展开形成一层液膜的现象叫铺展,也叫展开。 铺展系数就是某液滴B在液体A的表面上铺展时比表面吉布斯函数的变化值,常用符号为S B/A 1.6 湿润 凡是液体沾湿在固体表面上的现象都叫润湿,其中又分为铺展润湿(液体在固体表面上完全展开),沾湿湿润(液体在固体表面形成平凹透镜)和浸没湿润(固体完全浸渍在液体中),三种湿润程度的差别是:浸没湿润〉铺展湿润〉沾湿湿润 1.7 沾湿功和湿润功 在定温定压下,将单位面积的固-液界面分开时外界所做的可逆功叫沾湿功。这一概念对完全不相溶的两种液体间的界面也适用。 结合功是指定温定压下,将单位面积的液柱拉开时外界所做的可逆功,又叫内聚功。它是同种分子相互吸引能力的量度。 1.08 接触角 液体在固体表面达到平衡时,过三相接触点的切线与固-液界面所夹的最大角叫平衡接触角或润湿角,常用符号θ。例如, 1.09 表面活性物质(表面活性剂) 由亲水的极性基团和亲油的非极性基团组成的能显著降低表面张力的物质叫表面活性物质,又叫表面活性剂,它分离子型和非离子型两大类型,其中离子型表面活性剂又分阴离子型、阳离子型、和两性型三种。1.10 增溶作用 在一种溶剂中加入表面活性物质后,能明显增加原来不溶或微溶于该溶剂的物质的溶解度,这种现象叫增溶作用。如苯不溶于水,加入肥皂后,苯的溶解度大大增加。增溶不同于真正的溶解,主要是促进胶束形成。这种体系是热力学稳定体系。 1.11 乳化作用
第二章 Moldflow用户界面及基本操作 Moldflow用户界面 Moldflow 中文版和其他CAE软件类似,有着非常人性化的操作界面。现做以下简介。窗口分布及简要说明 Moldflow 中文版的操作界面主要由标题栏、菜单栏、工具栏、项目视窗、任务视窗、层视窗、工作视窗和状态栏等几部分组成,如图4-1所示。 标题栏 菜单栏 工具栏 项目视窗 任务视窗 层视窗 工作视窗 状态栏 图2-1 Moldflow 中文版操作界面 (1)标题栏 标题栏位于软件整体视窗的最顶端,用于显示软件名称和版本号Moldflow Plastics Insight (简体中文版)以及当前项目文件的名称(例如:Cover Original)。 (2)菜单栏 Moldflow 中文版的菜单栏主要包括文件、编辑、视图、建模、网格、分析、结果、报告、工具、窗口和帮助等菜单项。 (3)工具栏
和其他软件一样,通过Moldflow 中文版的工具栏,操作者可以便捷的实现几乎所有的菜单命令。当然该软件也提供了工具栏的定制等功能,可以满足不同层次和工作目的的操作。 (4)项目视窗 项目视窗显示当前所打开的项目及其包括的所有任务(如果任务众多,可以通过视窗右侧的滚动条查看),大大方便了用户在同一项目的不同任务之间进行切换和管理。通过项目视窗我们既可以查看当前打开的项目,还可以组织该项目下属的所有子项目以及每个子项目下属的所有任务,类似于Windows环境下的文件夹查看。 (5)任务视窗 任务视窗集中了产品名称、网格类型、分析序列、材料选择、浇注位置选择、成型条件设置等选项。对于一个初学者来讲,一旦把这些选项都走完(即所有选项前面都打勾),就基本完成分析任务的准备工作,软件加亮显示“立即分析!”,就基本可以进行模拟分析了。而且这些任务选项基本不存在顺序,既可以先确定“分析序列”又可以先进行“材料选择”、“浇注位置选择”或“成型条件设置”。 (6)层视窗 层视窗会显示默认层和操作者为方便操作而创建的所有层,类似于Auto CAD的图层操作,操作者既可以随意创建和删除默认层以外的所有层,也可以打开和关闭上述显示层。层视窗便于管理窗口的元素对象和操作对象。 (7)工作视窗 工作视窗是主要的工作区,将显示所有模型元素,操作者对模型所作的任何操作都会在该窗口即时的反映。 (8)状态栏 状态栏用于显示当前操作进程的工作状态。 菜单栏和工具栏 (1)菜单栏 Moldflow 中文版的菜单栏主要包括文件、编辑、视图、建模、网格、分析、结果、报告、工具、窗口和帮助等菜单项,现就菜单栏中主要菜单命令做以简介: 1)文件(F):可以执行文件的新建、打开、保存、项目组织、打印、参数设置等众多命令。其中绝大多数的命令都可以在工具栏中找到相应的快捷方式。 2)编辑(E):可以执行撤销、重做、自由选择、保存图片、保存动画、赋予属性和移除未使用属性等命令。其中绝大多数的命令都可以在工具栏中找到相应的快捷方式。 3)视图(V):包括工具栏定制和状态栏、项目视窗、层视窗等的开关,另外提供锁定
1液滴会自动成球形,固体表面有吸附作用,溶液的表面也会有吸附现象,请给予热力学解释。 答:在一定的T、p下,系统的吉布斯函数越低越稳定。G =σ A 液滴自动呈球形是因为相同体积时,液滴的表面积最小。固体表面和液体表面有吸附作用是因为可通过吸附作用来降低表面的不对称性,降低表面张力,使吉布斯函数降低。 2工业上常用喷雾干燥法处理物料。 答:根据开尔文公式可知,微小液滴的饱和蒸气压比普通平液面的饱和蒸气压的大,因此在同样温度下更易挥发,使物料达到干燥的目的。 3用同一滴管在同一条件下分别滴下同体积的三种液体,水、硫酸水溶液、丁醇水溶液,则它们的滴数最多的是哪一个,最少的是哪一个? 答:把水的表面张力看为定值,加入硫酸后硫酸水溶液的表面张力增大,加入丁醇后丁醇水溶液的表面张力减小,表面张力越大越易形成球状。所以硫酸的滴数最少,丁醇滴数最多。 4、解释下列各种现象及其产生原因 (1)均匀混合的油水系统经静止后会自动分层; (2)自由液滴或气泡通常呈球型; (3)粉尘大的工厂或矿山容易发生爆炸事故。 答:(1)均匀混合的油水系统静止后分层是液体自动缩小界面积的现象。均匀混合的油水系统是多相分散体系,相与相之间的界面积很大,界面能很高,处于不稳定状态,因而会自动缩小界面积而使系统趋于稳定。 2)自由液滴或气泡也是液体自动缩小界面积的现象。一方面由于体积一定时,球型液滴表面积最小,另一方面若形成凸凹不平的不规则表面,在凸凹处分别受到相反方向附加压力的作用,在这些不平衡力的作用下,必然会形成球型表面,各处压力均衡,系统才处于稳定状态。 3)粉尘是细小的固体颗粒分散在空气中形成的分散系统,颗粒越小,表面积越大,表面能越高,因处于极不稳定的状态。当遇到明火、撞击等不安全因素时,就会导致系统的燃烧甚至爆炸。 5、纯水和矿泉水注满玻璃杯时,哪一个的液面会更高于杯口? 答:矿泉水中含有无机盐离子,可使水的表面张力增大,进而增大了水于玻璃杯壁的接触角,所以矿泉水的液面会更高于杯口 6、气、固相反应CaCO3(s)——CaO(s)+ CO2(g)已达平衡。在其他条件不变的情况下,若把CaCO3(s)的颗粒度变的极小,则平衡如何移动? 答:正向移动。微小晶体的蒸汽压比普通晶体的大,其化学势也高 7、在一定温度和压力下,为什么物理吸附都是放热过程? 答:因为物理吸附基本上相当于气体的凝聚过程,而这个过程是要放出液化热的。另外,从吸附热力学上看吸附过程是一个自动进行的过程,因此在恒温、恒压下随着吸附的进行,系统的吉布斯函数是减小的,即ΔT,pG<0。再者气体分子吸附在固体表面上是气体分子由在三维空间运动转移到二维空间上运动,分子的平动受到了制约,从宏观上看表现为熵减的过程,即吸附过程为ΔS<0的过程。在恒温、恒压下,存在 ΔT,pG=ΔH-TΔS 因为ΔG<0,ΔS<0,所以吸附焓必然小于零。严格讲这一结论只对物理吸附才成立 1、晴朗的白天看天空为什么呈蔚蓝色,而晚霞却呈红色? 白天看到的是太阳光在空气中的散射光,晚霞是看到的透射光。 2、在两块光滑的玻璃之间放些水后叠合在一起,若使之上下分开为什么要很费力?
第十章界面现象 10.1在293.15 K及101.325kPa下,把半径为1×10-3m的汞滴分散成半径为1×10-9m小汞滴,试求此过程系统的表面吉布斯函数变为多少?已知汞的表面张力为0.4865N·m-1。 10.2计算373.15K时,下列情况下弯曲液面承受的附加压。已知373.15K时水的表面张力为58.91×10-3 N·m-1。 (1)水中存在的半径为0.1μm的小气泡; (2)空气中存在的半径为0.1μm的小液滴; (3)空气中存在的半径为0.1μm的小气泡。 10.3 293.15K时,将直径为0.1mm的玻璃毛细管插入乙醇中。问需要在管内加入多大的压力才能防止液面上升?如不加任何压力,平衡后毛细管内液面高度为多少?已知该温度下乙醇的表面张力为22.3×10-3 N·m-1,密度为789.4kg·m-3,重力加速度为9.8m·s-2。设乙醇能很好地润湿玻璃。 10.4水蒸气迅速冷却至298.15K时可达过饱和状态。已知该温度下的表面张力为71.97×10-3 N·m-1,密度为997kg·m-3。当过饱和水蒸气压力为平液面水的饱和蒸汽压的4倍时,计算。 (1)开始形成水滴的半径; (2)每个水滴中所含水分子的个数。 10.5已知CaCO3(s)在773.15K时的密度3900kg·m-3,表面张力为1210×10-3 N·m-1,分解压力为101.325Pa。若将CaCO3(s)研磨成半径为30nm(1nm=10-9m)的粉末,求其在773.15K时的分解压力。 10.6已知273.15K时,用活性炭吸附CHCl3,其饱和吸附量为93.8dm3·kg-1,若CHCl3的分压为13.375kPa,其平衡吸附量为82.5 dm3·kg-1。试求:(1)朗缪尔吸附等温的b值; (2)CHCl3的分压为6.6672 kPa时,平衡吸附量为若干? 10.7在1373.15K时向某固体表面涂银。已知该温度下固体材料的表面张力γs =9 65 mN·m-1,Ag(l)的表面张力γl = 878.5 mN·m-1,固体材料与Ag(l)的表面张力γsl = 1364mN·m-1。计算接触角,并判断液体银能否润湿该材料表面。 10.8 293.15K时,水的表面张力为72.75mN·m-1,汞的表面张力486.5 mN·m-1,而汞和水之间的表面张力为375 mN·m-1,试判断:
界面现象习题集 1为什么自由液滴必成球形? 答:纯液体表面上的分子比内部分子具有更高的能量, 而能量降级为一自发过程, 所以它必 然导致表面面积为最小状态。 2、为什么有云未必有雨?如何使云变成雨 答:空气的上升运动,造成气温下降,形成过饱和水气;加上吸湿性较强的凝结核的作用, 水气凝结成云,来自云中的云滴,冰晶体积太小,不能克服空气的阻力和上升气流的顶托, 从而悬浮在空中。当云继续上升冷却,或者云外不断有水气输入云中,使云滴不断地增大, 以致於上升气流再也顶不住时候,才能从云中降落下来,形成雨。 3、分子间力与什么有关,其与表面张力的关系何在? 答:分子间力与温度、电荷分布、偶极矩、分子相对质量、外加电场有关 表面张力实质为每增加单位表面积所增加的自由焓 1)表面张力的物理意义需用分子间作用力解释: 在液体表面,表面分子的两侧受力不等。气相分子对它的引力远远小于液相。 必然受到向 下的拉力。所以,要将液体内部的分子拉至表面,必须克服分子间力对其做功。 该功主要用来增加其表面能。即: d w' dA r 为增加单位表面积所做的功。 对纯液体而言,热力学诸函数关系为: dG Vdp sdT dA dF pdV sdT dA dH Tds Vdp dA dV Tds pdV dA G F H U A P,T,n A V,T,n A S,P,n A S,V,n 比表面自由焓即为表面张力。 2)表面张力是液体分子间引力大小的度量指标之一, 凡是影响分子间力的因素必将影响表 面张力。 4、20C 时汞的表面张力r =4.85X 10-1N/m ,求在此温度及 101.325kPa 的压力下,将半径 r1=1.0mm 的汞滴分散成r2=10-5mm 的微小汞滴至少需要消耗多少的功? 5、分子间力的认识过程说明了什么 ?你有哪些体会? 答:我们对于分子间力的认识是一个不断深化的过程。由于看到了各物质之间的异同而提 出了分子间力这样一个概念来解释。 随着解释的不断深入,认识也在不断地提高,从而对其 进行更多的修正。这样才深化出静电力、 诱导力和色散力的观点, 并研究出其计算过程。而 分子间力这一概念及其研究也仅是对一个复杂过程进行的简化。 从这一认识过程中,体会出: 1.在面对一个复杂过程时,我们要想办法令其进行简化, 通常以等温等压和定组成条件下, 每增加单位表面积引起自由焓的变化, 即比表面自由焓。 答: jr r dA=8 dr 人 r8 JTT dr =-w r =4.85 X 10-1N/m w=6.091x 「 J
第十章 界面现象 Interface Phenomena 界面(相界面/界面相):密切接触的两相之间的过渡区(约几个分子的厚度) 界面的类型:气—液、气—固、液—液、液—固、固—固 表面 surface 界面现象的原因:“表里不一” 分散度:比表面 s A m V s a =表面积质量或体积 多孔硅胶 300~700 ,活性炭 1000~2000 m 2 . g –1 §10.1 表面吉布斯自由能和表面张力 一、表面功、表面吉布斯自由能、表面张力 液体都有自动缩小其表面积的趋势 γ dA s = δW ?r = dG T,P 表面功 ,,B s T P n G A γ???= ??? ? γ 称为比表面吉布斯自由能,单位:J . m –2 ,物理意义:定温定压定组成条件下,系统增加单位表面积时所增加的吉布斯自由能,也即单位面积表面层的分子比相同数量的内部分子所多出来的那部分能量。如:20℃的纯水,γ = 0.07275 1g (10 –6 m 3) 球形水滴 半径 1 nm 的小水滴 半径 0.62 cm 1 nm 个数 1 2.39 × 1020 表面积 4.83 × 10 – 4 m 2 3.01 × 103 m 2 ΔG = γ ΔA s = 219 J (相当于使这1g 水升温52.4 K)
系统比表面越大,能量越高,越不稳定。 粉尘爆炸极限:淀粉/硫磺7mg/L 空气,面粉/糖粉10,煤粉17。 δW ?r = γ dA s = γ . 2l d x F δW ?r = F d x 2F l γ==力总长 γ 称为表面张力 surface tension ,单位:N . m –1 ,物理意义:垂直作用于单位长度相界面上的表面紧缩张力。 任意形状自由移动 张开成圆(面积最大) 单位面积的表面功、比表面吉布斯自由能、表面张力:数值、量纲相同,物理意义、单位不同。 二、热力学基本方程(考虑表面功) dU = T dS – p dV + ∑ μB d n B + γ d A s dH = T dS + V dp + ∑ μB d n B + γ d A s dA = – S dT – p dV + ∑ μB d n B + γ d A s dG = – S dT + V dp + ∑ μB d n B + γ d A s ,,,,,,,,B B B B s s s s S V n S p n T V n T p n U H A G A A A A γ????????????==== ? ? ? ?????????????
实习一 界面及基本操作 一、实验目的 认识PhotoshopCS2界面,掌握各部分的基本功能及其管理方法;了解图像文件的基本参数及其应用和管理方法;掌握辅助工具的设置和使用;熟练掌握各种选择工具的使用方法,选择集的建立方法以及选区的基本应用。 二、实验内容 1、文档操作:练习新建文件、打开文件、保存文件、令存文件。 2、界面认识:了解PSCS2的界面构成、各部分的功能及其管理方法。 3、视图操作:掌握视图的缩放操作的菜单和快捷键,参考和网格的显示与隐藏。 4、辅助工具:参考线、网格的设置及创建参考线方法,智能参考线的用途。 5、选区的建立及其使用:掌握各种选择工具的参数设定和使用方法,比较它们的用途;选择集的建立方法以及精确定位的方法。 三、操作步骤 1、新建文档:启动 Photoshop ,文件菜单→新建,在弹出“新建”文档对话框(见下图)中设置文档属性。 命名:在名称栏中 输入新文档名称, 默认名称文“未标 题-N ”可在新建时 使用默认名称,需 要保存时选择“另 存为”设定名称和 保存文件格式; 预设:预设文件大 小,在此选择预设 的文件大小,其中 “剪贴板”选项为 当前剪贴板中图 像文件的大小; 自定义大小:在宽 度、高度栏中输入 自定义大小,应注意其单位的选择。 分别率:默认为72像素/英寸。提高分别率可以增加图像的清晰度,但将快速增加文件的字节数。 颜色模式:可选择位图(黑白)、灰度(有色阶的黑白)、RGB (显示颜色)、CYMK (打印颜色)、Lab (索引颜色),根据图像文件的用途选择颜色模式,如果文档仅在计算机上使用,则应选择RGB 模式,如果需要打印输出则应选择CYMK 模式,尽管随时可以转化模式,但由于存在色差,会影响设计过程中的颜色选择,所以,不宜在设计后转换模式。 位深度:默认为8位(位图为1位),可选16位,但文档大小将加倍。
第三章学势与平衡 2、对 3、错,溶剂遵从拉乌尔定律,溶质遵从亨利定律。 4、> 5、错。沸点升高要求非挥发性溶质,凝固定降低要求该过程溶质不析出。 6、错。食盐在水中解离后使溶质的浓度发生改变。 15、C 第六章界面现象 2、表面积增加,考虑到表面功,整个体系的吉布斯自由能增大,从而使体系不稳定更易发生反应。 4、接触角:在气、液、固三相接触的交界点A处,沿气液界面作切线AM,则AM与液固界面AN之间的角称为接触角。完全润湿:0°;润湿:<90°;不润湿:>90°;完全不润湿:180°。 6、(1)向左;(2)向右 7、小变小;大变大。 11、不变。 13、矿物质含量高,矿物质为非表面活性物质。 14、小液滴消失,大液滴变得更大。 17、亲水亲油平衡值。 18、保持土壤水分,锄地破坏毛细管,可防毛细管蒸发。 19、吸附:两相界面层中一种或多种组分的浓度与体相中浓度不同的现象。物理吸附和化学吸附的比较见P275表6.3.1。 20、朗缪尔但分子层吸附的四个假设是:固体表面均匀、单分子层吸附、被吸附分子之间没有相互作用、吸附平衡为动态平衡。 第七章胶体化学 1、P320表7.1.1。 2、制备溶胶:分散法和凝聚法;纯化溶胶:渗析法和超滤法。 6、丁达尔效应是由光散射现象引起,其强度与入射光波长四次方成反比;因为溶胶的分散相粒子粒径大于真溶液中分散相粒子,由瑞利散射公式可知其散射光强度更大。 7、空气可看作气溶胶,不同天气对应气溶胶分散相粒径不同,晴朗洁净的天空分散相粒径小,阴雨天粒径大,粒径小时我们看到的主要是散射光,蓝光散射强天空呈蓝色;阴雨天粒径大主要发生漫反射,看到白茫茫一片;日出日落光穿过厚的大气层透射过来,而红光透射能力强,所以能看到火红的朝霞和晚霞。 10、憎液溶胶的电动现象:电泳、电渗、沉降电势、流动电势 12、电动电势:固液相间发生相对移动时,滑动面处与溶液本体间的电势差。电动电势降低溶胶稳定性下降。 13、充有0.001mol/l的KCl溶液时溶液向负极移动,充有0.1mol/l的KCl溶液时流动速率变慢;若充有0.001mol/l的AgNO3溶液时溶液向正极移动,充有0.1mol/l的AgNO3溶液时流动速率变慢。 14、见ppt 16、布朗运动、扩散双电层结构、溶剂化
第九章界面现象-习题与解答 一.填空 1.下,把一半径的水珠分散成的小水珠,则小水滴的数目为()个。此过程系统=()J。(已知20℃时, 2.同中液体,在一定温度下形成液滴,气泡和平面液体,对应的饱和蒸气压分别为,和,若将三者按大小顺序排列应为()。 3.将一玻璃毛细管垂直插入某液体中,若该液体对毛细管不润湿,则管内液面呈(),产生的附加压力的方向指向(),管内液面管外()平液面。 4.在溶剂中加入某溶质B,能使该溶液的表面张力增大,则该溶质的表面浓度()体相浓度,发生(),该溶质为表面()物质。 5.液体的液滴愈小,饱和蒸气压愈();液体中的气泡愈小,气泡内的液体饱和蒸气压愈()。 6.兰格缪尔单分子层吸附理论的基本假设是()、()、()、()。 7.由于界面效应引起的亚稳定状态有()、()、()、()。 8.物理吸附和化学吸附的本质区别是()。 答案: 1. 2. 3.凸形;液体;低于4.低于;负吸附;惰性 5. 愈大;愈小 6.①固体表面是均匀的②吸附是单分子层的;③相邻吸附质分子间无作用力;④吸附与解吸达动态平衡;7.过冷液体;过热液体;过饱和蒸气;过饱和溶液 8.吸附剂与吸附质之间作用力不同 二.选择题 1.下面关于的物理意义中不正确的是() A.σ是沿着与表面相切的方向,垂直作用于表面上单位长度线段上的紧缩力。 B.σ是恒温,恒压下可以可逆的增加单元表面积所需的非体积功。 C.σ是在一定的温度,压力下,单位表面积中的分子所具有G i b b s函数值。
D.σ是恒温,恒压下增加单位表面所引起的系统G i b b s函数值。 2.在吸附过程中,以下热力学量的变化正确的是() A. B. C. D. 3.某溶液中溶质B的浓度为(表面)(体相),证明() A. B. C. D. 4.溶液的表面层对溶质发生吸附,当表面浓度<本体浓度,则() A.称为正吸附,与纯溶剂相比,溶液的表面张力σ降低。 B.称为无吸附,与纯溶剂相比,溶液的表面张力σ不变。 C.称为负吸附,与纯溶剂相比,溶液的表面张力σ升高。 D.称为负吸附,与纯溶剂相比,溶液的表面张力σ降低 5.等温等压下,将一定质量的水由一个大球分散为许多小水滴时,以下的物理量中保持不变的有() A.表面吉布斯函数 B.表面张力 C.液面上的附加压力 D.饱和蒸气压 6.水在玻璃毛细管中上升的高度反比于() A.空气的压力 B.毛细管半径 C.液体的表面张力 D.液体的粘度 7.下面关于表面活性剂的讨论,不正确的是() A.表面活性剂是能显著的降低水的表面张力的物质 B.表面活性剂都是由亲水的极性基与增水的非极性基组成 C.表面活性剂的浓度超过某一特定值后,将在溶液内部形成胶团 D.在水中加入表面活性剂时,吸附量 8.对弯液面所产生的附加压力() A.一定等于零 B.一定不等于零 C.一定大于零 D.一定小于零 9.对于物理吸附的描述中,那一条是不正确的() A.吸附力来源于范德华力,其吸附一般不具有选择性 B.吸附层可以是单分子层或者双分子层 C.吸附速率较小 D.吸附热较小 答案: 1.C, 2.A, 3.B, 4.C, 5.B, 6.B, 7.D, 8.B, 9.C 三、计算题 1. 在298K、101.325kPa 下,将直径为1μm的毛细管插入水中,问需在管内加多大压力才能