快好知 kuaihz

表面张力的新视角

以拉脱法获取的” 蒸馏水表面张力系数”目前是各类表面张力仪测量的数据基石, 由于拉脱法与热力学无关, 有理由质疑现有的热力学表面张力数据的客观性. 

  物质表面张力绝对值不可知. 在此前提下, 提出表面张力的热力学定义.

 1.表面张力

  γ=G/As  (1)

  式(1)为物质表面张力的定义式, 它表示系统单位表面积所拥有的Gibbs能. 通常认为系统表面张力与其表面积无关.

一定温度下, 改变分散度. 由式(1)可得:

G=γ▪As

dG=γ▪dAs  (2)

为研究方便, 统一表面张力的量度, 规定25℃, 100kPa时, 蒸馏水的表面张力,

          γ(H2O)=72.14×10-3 N/m.

   

 2.含表面张力的热力学基本方程

   将式(2)代入热力学基本方程可得:

   dG=γ▪dAs=-S▪dT+V▪dp+δW" (3)

   式(3)为含有表面张力的热力学基本方程;恒温恒压下,由式(3)可得:dG=γ▪dAs=δW"

此时“γ▪dAs”即为有效功。

  3.表面张力的影响因素

  3.1 温度的影响

   由式(1)可得:G=γ▪As

   如果保持物质表面积As不变,升高温度,则:dG=As▪dγ=-S▪dT+V▪dp+δW" (4)

   由式(4)可得:-S=(∂G/∂T)p,δW"=0=As▪(∂γ/∂T)p,δW"=0

   整理可得:(∂γ/∂T)p,δW"=0=-S/As (5)

   通常情况下,物质的熵与表面积恒大于0,因此由式(5)可知:在恒压及有效功为0的前提下,升高温度,系统表面张力一定下降。

      3.2 压强的影响

      如果保持物质表面积As不变,增大压强,由式(4)可得:V=(∂G/∂p)T,δW"=0=As▪(∂γ/∂p)T,δW"=0 

  整理可得:(∂γ/∂p)T,δW"=0=V/As (6)

  通常情况下,物质的体积与表面积恒大于0,因此由式(6)可知:在恒温及有效功为0的前提下,增大压强,系统表面张力一定增大。

 3.3 有效功的影响

 

    如果保持物质表面积As不变,有效功增加,由式(4)可得:(∂γ/∂W")T,p=1/As  (7)

  通常情况下,物质的表面积恒大于0,因此在恒温恒压下,增加系统有效功,其表面张力一定增大。

 4.结论

  (1)γ=G/As;

  (2)恒温条件下,dG=γ▪dAs;

  (3)恒温恒压条件下,dG=γ▪dAs=δW";

  (4)温度、压强及有效功是影响物质表面张力的重要因素。

本站资源来自互联网,仅供学习,如有侵权,请通知删除,敬请谅解!
搜索建议:表面张力的新视角  表面张力  表面张力词条  视角  视角词条  表面张力的新视角词条  
观点

 你为什么要上大学

你为什么要上大学---我的教学日志 蓝莲花瓣---        在我为了考大学而努力的年代,在我自己上了大学及其以后的...(展开)

观点

 最简单的也许是最有效的

最简单的也许是最有效的——有关新冠疫情分析得到的一些失望结果李侠 霍佳鑫(上海交通大学 科学史与科学文化研究院) 据美国约翰·霍普金斯大学新冠肺炎疫情...(展开)

观点

 高校生态-老师们的压力来自何方

曾几何时,大学老师是多少人羡慕向往的职业。而现今情况发生了变化。无论从工作强度,收入,社会地位各方面看,大学老师的辛苦只有身在其中的自己知道。考核压力现在大学都...(展开)