山东理工大家界面张力$10.1SHANDONGUNIVERSITY OF TECHNOLOGY界面相的性质与体相的不同，其分子处于不平衡的力场中，导致有界面张力（interface tension）存在。界面张力的存在是一切节面现象产生的根本原因。液体的表面张力，表面功及表面吉布斯函数表面张力（口）的由来表面分子受力不对称液体内部分子所受的力可以彼此抵销，但表面分子受到体相分子的拉力大，受到气相分子的拉力小（因为气相密度低），所以表面分子受到被拉入体相的作用力液体表面层的分子有向体相移动以缩小表面积的趋势这样液体表面就如同一层绷紧的弹性膜，若要扩展表面要需要对系统做功
7 §10.1 界面张力 1. 液体的表面张力，表面功及表面吉布斯函数 表面张力( )的由来：表面分子受力不对称 液体表面层的分子有向体相移动以缩小表面积的趋势， 这样液体表面就如同一层绷紧的弹性膜，若要扩展表面要需 要对系统做功。 界面相的性质与体相的不同，其分子处于不平衡的力场中，导 致有界面张力（interfacetension）存在。界面张力的存在是一 切节面现象产生的根本原因。 液体内部分子所受的力可以 彼此抵销，但表面分子受到体相分子 的拉力大，受到气相分子的拉力小 （因为气相密度低），所以表面分子 受到被拉入体相的作用力。 7
山东理工大家(1）液体的表面张力SHANDONGUNIVERSITYOFTECHNOLOGY实验：若使膜维持不变，需在金属丝上加一力F，其大小与金属丝长度成正比，比例系数口。因膜有两个表面，故有F=□21即丝F/21称为表面张力，即引起液体表面收缩的单位长度上的力，单位为N·m-1
8 称为表面张力，即引起液体表面收缩的单位长度上的力， 单位为N·m-1 。 （1）液体的表面张力 实验： 若使膜维持不变，需在金属丝 上加一力F，其大小与金属丝长度 l成正比，比例系数 。因膜有 两个表面，故有 F = 2l 即 = F /2l l l 2 l l F F 8
山东理工大室(1）.液体的表面张力SHANDONGUNIVERSITYOFTECHNOLOGY表面张力的方向：垂直于两部表面张力的方向是和液面相切，分的分界线，指向使液体表面减小的方向。若液面是平面，表面张力就在这个平面上(a)若液面是曲面，表面张力则在这个曲面的切面上；如果在液体表面上任意划一条分界线把液面分成两部分，则两部分的吸引力大小相等方向相反，这种表面层中任意两部分间的相(b)互吸引力，造成了液体表面收缩的趋势，由于表面张力的存在，液体表面总是趋于尽可能缩小，微小液滴往往呈圆球形，正是因为相同体积下球形面积最小。(c)
9 （1）液体的表面张力 表面张力的方向： • 表面张力的方向是和液面相切，垂直于两部 分的分界线，指向使液体表面减小的方向。 • 若液面是平面，表面张力就在这个平面上。 若液面是曲面，表面张力则在这个曲面的切 面上； • 如果在液体表面上任意划一条分界线把液面 分成两部分，则两部分的吸引力大小相等、 方向相反，这种表面层中任意两部分间的相 互吸引力，造成了液体表面收缩的趋势； • 由于表面张力的存在，液体表面总是趋于尽 可能缩小，微小液滴往往呈圆球形，正是因 为相同体积下球形面积最小。 (c) 9
山东理工大家(2)表面功SHANDONGUNIVERSITYOFTECHNOLOGYF当用外力F使皂膜面积增大dA时，需克服表面张力做可逆表面功。dW e= Fdx = 2 xgl xdx = gdA即WCgdA称为表面功，使系统增加单位表面积所需的可逆功，口口口单位为·m-2。10
10 （2）表面功 l l 2 l l F F 当用外力F使皂膜面积增大dA 时，需克服表面张力做可逆表面功。 使系统增加单位表面积所需的可逆功，称为表面功， 单位为J·m–2 。 即 10
山东理工大家(3)表面吉布斯函数SHANDONGUNIVERSITYOFTECHNOLOGY恒温、恒压下的可逆非体积功等于系统的吉布斯函数变dWg= dGr, = gdA即:ae JG强0中g-CieTAOr,p,N口吕恒温恒压下，增加单位表面积时系统所增加的Gibbs函数，称为比表面吉布斯函数，单位为·m-2表面张力、表面功和表面吉布斯函数，三者物理意义不同，但量值和量纲等同，单位均可化为N·m-1。11
11 恒温、恒压下的可逆非体积功等于系统的吉布斯函数变 恒温恒压下，增加单位表面积时系统所增加的 Gibbs 函数，称为比表面吉布斯函数，单位为J·m-2 。 表面张力、表面功和表面吉布斯函数，三者物理意义不 同，但量值和量纲等同，单位均可化为N·m–1 。 即： （3）表面吉布斯函数 11