厦门大学化学化工学院：《物理化学》课程电子教案（PPT教学课件）界面与胶体化学基础（前言、表面吉布斯自由能和表面张力）

表面自由能( surface free energy)- 广义的表面自由能定义: 保持相应的特征变量不变,每增加单位表面 积时,相应热力学函数的增值。 狭义的表面自由能定义: aG y=( 保持温度、压力和组成不变,每增加单位表 面积时, Gibbs自由能的增加值称为表面Gbbs自 由能,或简称表面自由能或表面能,用符号就 表录,单位为Jm2

表面自由能(surface free energy) 广义的表面自由能定义： 狭义的表面自由能定义： 保持温度、压力和组成不变，每增加单位表 面积时，Gibbs自由能的增加值称为表面Gibbs自 由能，或简称表面自由能或表面能，用符号 或 表示 ，单位为J·m-2 。  B , , ( ) p T n G A     保持相应的特征变量不变，每增加单位表面 积时，相应热力学函数的增值

表面自由能 由于U、H、A、G、S、V均为广度量,因此 d(U+U+U)=Td(S+S+s)-pd(va+r+rs +1l(2+n1+n)+t du=tdsa-pdy d0=7-p+∑n =7S=pu"+∑n+yl4 从上述诸式可得 aU aH aA OG OA OA OA OA s, yn p,ni T, n T, p, ni

表面自由能 由于U、H、A、G、S、V均为广度量，因此 从上述诸式可得         s s s s i i i s s s s i d U U U Td S S S pd V V V d n n n dA dU TdS pdV dn dU TdS pdV dn dU TdS pdV dn dA                                                 , , , , , , s s s s s s s s i i i i s s s s S V n S p n T V n T p n U H A G A A A A                                     

表面自由能模型 可见,?是表征表面性质的物理量。 表面自由能模型 1、若在等温、等压、恒组成条件下对A,G的微分式进 行积分,可得 -pV+yA+∑,n G=yA+∑ G 可见,上面两式实际上是等效的。 另一方面,当不考虑界面贡献时G=∑n 比较两式可得 G G

表面自由能模型 可见，γ是表征表面性质的物理量。 表面自由能模型 1、若在等温、等压、恒组成条件下对 的微分式进 行积分，可得 可见，上面两式实际上是等效的。 另一方面，当不考虑界面贡献时 比较两式可得 , s s A G s s s i i s s i i s s s A p V A n G A n G A p V                , G i i    n , s G G A   

表面自由能模型 可见,表面自由能是单位表面上的自由能相对于本体相自 由能的过剩量。这也是为什么称?为比表面过剩自由能的 原因。 2、若采用吉布斯界面模型,且体系为纯液体。则有 G A s=0.n3=0 可见,对纯液体,?是单位面积等效表面所具有的自由能

表面自由能模型 可见，表面自由能是单位表面上的自由能相对于本体相自 由能的过剩量。这也是为什么称γ为比表面过剩自由能的 原因。 2、若采用吉布斯界面模型，且体系为纯液体。则有 可见，对纯液体， γ是单位面积等效表面所具有的自由能。 0, 0 = s s s s G A V n A A    

表面张力( surface tension) 在两相特别是气液界面上,处 处存在着一种张力,它垂直于表面的 边界,指向液体方向并与表面相切。 把作用于单位边界线上的这种力 称为表面张力,用y表示,单位是 Nm1。 将一含有一个活动边框的金属 线框架放在肥皂液中,然后取出悬 挂,活动边在下面。由于金属框上 的肥皂膜的表面张力作用,可滑动 的边会被向上拉,直至顶部

表面张力（surface tension） 在两相(特别是气-液)界面上，处 处存在着一种张力，它垂直于表面的 边界，指向液体方向并与表面相切。 将一含有一个活动边框的金属 线框架放在肥皂液中，然后取出悬 挂，活动边在下面。由于金属框上 的肥皂膜的表面张力作用，可滑动 的边会被向上拉，直至顶部。 把作用于单位边界线上的这种力 称为表面张力，用 表示，单位是 N·m-1