界面現(xiàn)象題目--答案參考

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1、界面現(xiàn)象習(xí)題集1、為什么自由液滴必成球形？答：純液體表面上的分子比內(nèi)部分子具有更高的能量，而能量降級為一自發(fā)過程，所以它必然導(dǎo)致表面面積為最小狀態(tài)。2、為什么有云未必有雨？如何使云變成雨答：空氣的上升運動，造成氣溫下降，形成過飽和水氣；加上吸濕性較強的凝結(jié)核的作用，水氣凝結(jié)成云，來自云中的云滴，冰晶體積太小，不能克服空氣的阻力和上升氣流的頂托，從而懸浮在空中。當云繼續(xù)上升冷卻，或者云外不斷有水氣輸入云中，使云滴不斷地增大，以致於上升氣流再也頂不住時候，才能從云中降落下來，形成雨。3、分子間力與什么有關(guān)，其與表面張力的關(guān)系何在？答：分子間力與溫度、電荷分布

2、、偶極矩、分子相對質(zhì)量、外加電場有關(guān)表面張力實質(zhì)為每增加單位表面積所增加的自由焓1）表面張力的物理意義需用分子間作用力解釋：在液體表面，表面分子的兩側(cè)受力不等。氣相分子對它的引力遠遠小于液相。必然受到向下的拉力。所以，要將液體內(nèi)部的分子拉至表面，必須克服分子間力對其做功。該功主要用來增加其表面能。即：Γ為增加單位表面積所做的功。對純液體而言，熱力學(xué)諸函數(shù)關(guān)系為：通常以等溫等壓和定組成條件下，每增加單位表面積引起自由焓的變化，即比表面自由焓。比表面自由焓即為表面張力。2）表面張力是液體分子間引力大小的度量指標之一，凡是影響分子間力的因素必將影響表面張力。4

3、、20℃時汞的表面張力Γ=4.85×10-1N/m，求在此溫度及101.325kPa的壓力下，將半徑r1=1.0mm的汞滴分散成r2=10-5mm的微小汞滴至少需要消耗多少的功？答：dA=8dr=-wΓ=4.85×10-1N/mw=6.091xJ5、分子間力的認識過程說明了什么?你有哪些體會？答：我們對于分子間力的認識是一個不斷深化的過程。由于看到了各物質(zhì)之間的異同而提出了分子間力這樣一個概念來解釋。隨著解釋的不斷深入，認識也在不斷地提高，從而對其進行更多的修正。這樣才深化出靜電力、誘導(dǎo)力和色散力的觀點，并研究出其計算過程。而分子間力這一概念及其研究也僅

4、是對一個復(fù)雜過程進行的簡化。從這一認識過程中，體會出：1.在面對一個復(fù)雜過程時，我們要想辦法令其進行簡化，這樣才能對其進行研究，并找出隱藏在其中的原理；2.對于一個復(fù)雜問題的研究并不可能做到一步到位，而是逐漸深入，其中不乏遇到挫折和困難。所以在研究的過程中，不可急功近利；3.事物所具有的特征不可能完全相同，我們不可忽略其中的特例；4.不用的人對于同一事物的看法會有所不同，故在研究一個過程時，要集思廣益，這樣才能盡善盡美。6、水蒸氣迅速冷卻至25℃時會發(fā)生過飽和現(xiàn)象。已知25℃時水的表面張力Γ=71.97N/m，過飽和蒸汽壓為水的平衡蒸汽壓4倍時，試計算：

5、（1）在此過飽和情況下，開始形成水滴的半徑。（2）此種水滴中含有多少個水分子？答：(1)查相關(guān)表知：25℃下，水的平衡蒸汽壓為3290.5Pa，即過飽和蒸汽壓為：4*3290.5=13162Pa由上兩式算的：r=2*71.97/13162=10.94(mm)(2)知水的密度為：1g/m^3水滴的體積：3*3.14*(10.94*10^(-3))^3/4=3.08*10^(-6)水的mol質(zhì)量：1.71*10（-7）個數(shù)：1.71*10^（-7）*6.02*10^23=1.03*10^17(個)7、有一濃度為50%摩爾分數(shù)的乙醇水溶液。溶液的表面積為Am2

6、,取表面層進行分析，其中含有10mol的水和30mol的乙醇，試計算此時的乙醇表面過剩。答：乙醇表面過剩量niσ=30mol單位乙醇表面過剩量Γi=30/Amol/m28、當超過臨界膠束濃度時，界面活性劑水溶液的表面張力為一定值，即dΓ/dlnc=0。因為吸附量與dΓ/dlnc成比例，此時若用Gibbs式求得溶液表面活性劑的吸附量必然為0，此時的結(jié)論正確與否？答：不對，因為gibbs等溫方程不可用于界膠束濃度之后，原因是臨界膠束濃度后，吸附量不變且達到最大。9、19℃時，丁酸水溶液的表面張力可以表示為：Γ=Γ0-aln（1+bc）式中Γ0為純水的表面張力

7、，a和b皆為常數(shù)。答：（1）試求該溶液中丁酸的表面過剩量M和濃度c的關(guān)系。（2）若已知a=13.1mN/m,b=19.62L/mol,試計算c=0.2mol/L時的M為若干？（3）當丁酸的濃度足夠大，達到bc≥1時，表面過剩量M∞為若干？設(shè)此時表面上丁酸成單分子層吸附，試計算在液面上每個丁酸分子所占面積。(1)dΓ/dc=-ab/(1+bc),M=-c/RT?dΓ/dc=abc/RT(1+bc)(2)M=13.1×19.62×0.2/[8.3145×(273.15+19)×(1+19.62×0.2)]=4.30×10-3mol/m2(3)M≈a/RT=1

8、3.1/8.3145×(273.15+19)=5.39×10-3mol/m2A=