表面现象的微观成因 表面相分子受力不均 幻,其分子有被拉入 气相 液相的趋势。 这种受力不均匀性是 表面现象产生的微观 成因。 液体的表面积因而有 自发收缩的趋势。 液相 这解释了为什么液滴会以 球形的形态存在
表面现象的微观成因 表面相分子受力不均 匀，其分子有被拉入 液相的趋势。 这种受力不均匀性是 表面现象产生的微观 成因。 液体的表面积因而有 自发收缩的趋势。 这解释了为什么液滴会以 球形的形态存在 液相 气相
表面自由能( Surface Free Energy) 使液体表面积增大的过程是克服液相分子吸引力,使体相 分子转移到表面相的过程,需要环境对体系做功。以可逆方 式做功最少,称之为表面功: reversible 由吉布斯自由能性质可知,在恒温恒压下,此表面功即 等于体系吉布斯自由能的变化量的相反数: (dG) reversible da T,p, n 此式表明,考虑表面相贡献的多相体系,除了温度、压力、组 成等因素,表面积也是影响体系热力学函数的一个重要变量
表面自由能(Surface Free Energy) 使液体表面积增大的过程是克服液相分子吸引力, 使体相 分子转移到表面相的过程，需要环境对体系做功。以可逆方 式做功最少，称之为表面功： d g Wreversible = - dA 由吉布斯自由能性质可知，在恒温恒压下，此表面功即 等于体系吉布斯自由能的变化量的相反数： ( ) , , T p n reversible dG W = - = d g dA 此式表明，考虑表面相贡献的多相体系，除了温度、压力、组 成等因素，表面积也是影响体系热力学函数的一个重要变量
表面自由能( Surface Free Energy) 表面化学基本热力学关系式: du=tds-+ Ban B dh= tds+vdp+ da+ BB B dF=-sdt-pdy+ da+ Ban B B dG=-S7+ldP+d4+∑plhB B
表面自由能(Surface Free Energy) 表面化学基本热力学关系式： B B B B B B B B B B B B d ddd d ddd d ddd d ddd U T S P V A dn H T S V P A dn F S T P V A dn G S T V P A dn g m g m g m g m = - + + =+++ = - - + + = - +++ å å å å
表面自由能( Surface Free Energy) 由热力学基本关系式可知表面自由能的: 1.狭义定义:保持体系温度、压力、组成不变时,增加单 位表面积,体系吉布斯自由能的变化 OG aA P T 2.广义定义:保持体系相应变量不变时,增加单位表面 积,体系热力学函数的变化 aU OH OF OG OA s, V, nB OA,B OA,,nB OA
表面自由能(Surface Free Energy) B , , ( ) p T n G A g ¶ = ¶ 由热力学基本关系式可知表面自由能的： 1. 狭义定义：保持体系温度、压力、组成不变时，增加单 位表面积，体系吉布斯自由能的变化 2. 广义定义：保持体系相应变量不变时，增加单位表面 积，体系热力学函数的变化 , , B ( )S V n A U ¶ ¶ g = , , B ( )S P n A H ¶ ¶ = , , B ( )T V n A F ¶ ¶ = , , B ( )T P n A G ¶ ¶ =
表面自由能( Surface Free Energy 关于基本关系式的讨论 1.由基本关系式可知,在恒温恒压下,体系表面积 增加,则体系吉布斯自由能增加,因而该过程不 能自发进行。我们可以利用这一结论进行过程方 向性判断。 例如:胶体体系中存在大量直径100mm以下的固体小颗粒,整 个体系固液界面具有很大的表面积,当固体颗粒聚集在 起时发生聚沉现象,从表面化学的观点看,此时表面积减 小,自由能下降,说明聚沉过程自发进行,胶体体系从热 力学角度看是不稳定的
表面自由能(Surface Free Energy) 1. 由基本关系式可知，在恒温恒压下，体系表面积 增加，则体系吉布斯自由能增加，因而该过程不 能自发进行。我们可以利用这一结论进行过程方 向性判断。 例如：胶体体系中存在大量直径100nm以下的固体小颗粒，整 个体系固液界面具有很大的表面积，当固体颗粒聚集在一 起时发生聚沉现象，从表面化学的观点看，此时表面积减 小，自由能下降，说明聚沉过程自发进行，胶体体系从热 力学角度看是不稳定的。 关于基本关系式的讨论