表面現(xiàn)象附加壓力PPT課件

1、凸面 一曲面附加壓力平面 1附加壓力概念 曲面和平面比較，表面受力情況不一樣 p內(nèi)= p外任意區(qū)域表面張力合力= 0 p內(nèi)= p外+p曲p內(nèi)p外p曲表面張力合力p曲指向液體內(nèi)部 p外p內(nèi)第1頁/共18頁任意區(qū)域表面張力合力= 0 平面 p內(nèi)= p外p外p內(nèi)表面張力合力p曲指向液體外部 凹面 p內(nèi)= p外-p曲表面張力合力p曲指向液體內(nèi)部 凸面 p內(nèi)= p外+p曲p內(nèi)p外p曲p內(nèi)p曲p外附加壓力p曲=Dp= p內(nèi) p外 第2頁/共18頁一曲面附加壓力VApdd 曲曲2球形曲面附加壓力 設(shè)半徑為r的球狀液滴在等溫等壓可逆條件下，使體積增大dV，表面積增大dA，此時環(huán)境作體積功 = 體系表面能增加p

2、曲dV = dA r 0凸面p曲 0 r 0凹面p曲 0h r 0h r 0h hgrh 2 曲率半徑r與毛細(xì)管半徑R、接觸角有關(guān)： rRR = r cos =0時，r= R 第6頁/共18頁一曲面附加壓力請思考 (1) 為什么自由液滴自動呈球狀，畫出圖中4點(diǎn)p曲方向及相對大小。 (2) 為什么松散土壤雨后會下沉？（水在土中是浸潤的。） (3) 為什么催化劑過熱熔結(jié)會失活? 第7頁/共18頁二液滴大小對蒸氣的影響現(xiàn)象：液滴越小，蒸氣壓越大 原因：液滴越小，受到的附加壓力越大（內(nèi)壓越大），越易蒸發(fā) 推導(dǎo)：pr定量關(guān)系式 g-l平衡時:l = g形成液滴平衡后的變化：dl =dg變化是由壓力引起的

3、： ggglllddppppTT pl：plpl+p曲pg：p*p*rdGm= SmdT + VmdpmmVpGpTT 液體：Vm=M/ 氣體：Vm=RT/p第8頁/共18頁二液滴大小對蒸氣的影響推導(dǎo)：pr定量關(guān)系式 ggglllddppppTT pl：plpl+p曲pg：p*p*rdGm= SmdT + VmdpmmVpGpTT 液體：Vm=M/ 氣體：Vm=RT/p積分 r*ppppppVpVggmllmddll曲曲*rppRTrMln2 第9頁/共18頁二液滴大小對蒸氣的影響Kelven公式 式中所有物理量用SI制單位 理解公式： (1) 對于凸曲面，r為正， ，粒徑r越小，Pr*越大。

4、（液滴小，蒸氣壓高） 1 *rpp(2) 對于凹曲面，r為負(fù)，即曲面上蒸氣壓 1 *rpprRTMpp*r12ln *rppRTrMln2 解釋： 毛細(xì)管凝結(jié)現(xiàn)象硅膠干燥原理 硅膠，具毛細(xì)空隙，對水潤濕成凹面，蒸氣壓，易凝結(jié)。 第10頁/共18頁二液滴大小對蒸氣的影響思考： 靜置一段時間何種狀態(tài)？第11頁/共18頁三. 粒子大小對溶解度的影響推導(dǎo)：Kelven公式應(yīng)用于固體表面時 rRTMpp*r12lnls 根據(jù)Henry定律，p=Kc，代入得 理解公式：r越小，cr越大，即粒徑越小，其溶解度越大。 解釋：陳化現(xiàn)象沉淀經(jīng)一段時間，小粒消失，大粒長大。 大粒；溶解度小，已飽和結(jié)晶 小粒；未飽和

5、溶解 rRTMccr12lnls0 初沉淀 第12頁/共18頁四新相生成和亞穩(wěn)狀態(tài)新相剛生成時，粒徑非常小，其蒸氣壓或溶解度較大，因此會出現(xiàn)一些“過頭”現(xiàn)象，體系處于亞穩(wěn)狀態(tài)，包括： 新相生成新相生成產(chǎn)生現(xiàn)象產(chǎn)生現(xiàn)象1 蒸氣冷凝蒸氣冷凝過飽和蒸氣過飽和蒸氣2 液體蒸發(fā)液體蒸發(fā)過熱液體過熱液體3 液體凝固液體凝固過冷液體過冷液體4 溶質(zhì)結(jié)晶溶質(zhì)結(jié)晶過飽和溶液過飽和溶液第13頁/共18頁人工降雨：撒入固體，形成凝聚中心(冰晶） 四新相生成和亞穩(wěn)狀態(tài)1過飽和蒸氣 現(xiàn)象：蒸氣超過飽和蒸氣壓而未凝結(jié)成液體 原因：微小液滴，具較大蒸氣壓，在正常的飽和蒸氣壓下難以生成，形成過飽和蒸氣。一旦液滴形成，蒸氣壓，

6、迅速液化。天空中常有過飽和蒸氣。 演示第14頁/共18頁四新相生成和亞穩(wěn)狀態(tài)2過熱液體 現(xiàn)象：液體達(dá)到正常沸點(diǎn)不沸騰，溫度繼續(xù)上升 (1) 剛形成小泡內(nèi)（凹面）蒸氣壓低于正常大氣壓例按kelven公式計(jì)算，r=5107 m的小泡內(nèi)蒸氣壓為0.998patm 原因：(2) 剛形成的小泡受到極大的附加壓力（主要原因） 按Laplace公式計(jì)算，5107 m的小泡，p曲= 2.33patm 因此需升高溫度，產(chǎn)生更大蒸氣壓以對抗p曲 爆沸與防止：過熱液體一旦沸騰，p曲，形成爆沸。加沸石防止。 (3) 液體靜壓力（較小，可忽略）第15頁/共18頁四新相生成和亞穩(wěn)狀態(tài)3過冷液體 現(xiàn)象：液體熔點(diǎn)以下仍不凝固。如純水可冷至40C 原因：極細(xì)微的晶粒有較大的蒸氣壓（或較大化學(xué)勢），不能與液相化學(xué)勢平衡，因而不易形成。 非晶狀固體：過冷液體突然結(jié)晶（玻璃體狀態(tài)） 4過飽和溶液 現(xiàn)