《物理化学》课程教学课件（PPT讲稿）第十三章 表面物理化学

山东理工大客表面热力学的基本公式HANIXONLNIVEESTYOETESINOLDG所以考虑了表面功的热力学基本公式为dU = TdS - pdV +ydA, + μgdngBdH = TdS + Vdp + ydA, + Zμgdng中BZdA =-SdT- pdV + ydA +MgdngBWdG = -SdT +Vdp+ ydA. +μgdngB从这些热力学基本公式可得auaHaGOAX=aA.aAQAOAS,V,nBJT.p,ngS,p,nBTVnp2025/4/422

2025/4/4 22 22 表面热力学的基本公式 所以考虑了表面功的热力学基本公式为 s B B B d d d d d U T S p V A n = − + +    s B B B d d d d d H T S V p A n = + + +    s B B B d d d d d A S T p V A n = − − + +    s B B B d d d d d G S T V p A n = − + + +    从这些热力学基本公式可得 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              = = = =                    

山东理工大客表面自由能(surface free energy)SHANIXNLNIVEESTYOETESNOLDG广义的表面自由能定义：QAaHau二1T,V,nBaA s,V,nBS,P,nBOA0AaGaAT,P,nBaG=狭义的表面自由能定义： T,P,nBOA又可称为表面Gibbs自由能J·m-2表面自由能的单位：2025/4/423

2025/4/4 23 23 表面自由能 (surface free energy) 广义的表面自由能定义： B , , s ( )S V n U A   =  B , , s ( )S P n H A  =  B , , s ( )T V n A A  =  B , , s ( )T P n G A  =  狭义的表面自由能定义： B , , s ( )T P n G A   =   又可称为表面Gibbs自由能 表面自由能的单位： 2 J m− 

山东理工大客界面张力与温度的关系HANIXONLNIVEESTYOETESINOLOG温度升高，界面张力下降，当达到临界温度T时界面张力趋向于零。这可用热力学公式说明：Z因为dG =-SdT+VdP +ydA+μgdnBB运用全微分的性质，可得：asasaydyaTaA,aTOA,)T.y.nBAs.V,nBAs,p,nBT,p,nB等式左方为正值，因为表面积增加，熵总是增加的。所以 随T的增加而下降2025/4/424

2025/4/4 24 24 界面张力与温度的关系 温度升高，界面张力下降，当达到临界温度Tc时， 界面张力趋向于零。这可用热力学公式说明： 因为 运用全微分的性质，可得： s B B s , , T V n , , A V n S A T          = −       等式左方为正值，因为表面积增加，熵总是增加 的。所以  随T的增加而下降。 s B B s , , T p n , , A p n S A T          = −      

山东理工大家界面张力与温度的关系SHANIXNLNIVEESTYOETESNOLDGEotvos（约特弗斯）曾提出温度与表面张力的关系式为V2/3 = k(T。-T)m与TRamsay (拉姆塞)和 Shields 希尔斯)提出的的经验式较常用 V2/3 = k(T-T -6.0)m252025/4/4

2025/4/4 25 25 界面张力与温度的关系 ( ) 2 3 m c  6.0 V k T T = − − Ramsay (拉姆塞)和 Shields (希尔斯)提出的 与T 的经验式较常用:  ( ) 2 3 V k T T m c  = − Eötvös（约特弗斯）曾提出温度与表面张力 的关系式为

山东理工大雾溶液的表面张力与溶液浓度的关系HANIXONLNIVEESTYOETESINOLOG水的表面张力因加入溶质形成溶液而改变非表面活性物质能使水的表面张力明显升高的溶质称为非表面活性物质。如无机盐和不挥发的酸、碱等这些物质的离子有较强的水合作用，趋向于把水分子拖入水中，非表面活性物质在表面的浓度低于在本体的浓度如果要增加单位表面积，所作的功中还必须包括克服静电引力所消耗的功，所以表面张力升高。262025/4/4

2025/4/4 26 26 溶液的表面张力与溶液浓度的关系 非表面活性物质 水的表面张力因加入溶质形成溶液而改变。 能使水的表面张力明显升高的溶质称为非表 面活性物质。如无机盐和不挥发的酸、碱等。 这些物质的离子有较强的水合作用，趋向于 把水分子拖入水中，非表面活性物质在表面的浓 度低于在本体的浓度。 如果要增加单位表面积，所作的功中还必须包 括克服静电引力所消耗的功，所以表面张力升高