表面結(jié)構(gòu)與性質(zhì)

表面結(jié)構(gòu)與性質(zhì)．什么叫表面張力和表面能?在固態(tài)下和液態(tài)下這兩者有何差別?．一般說來，同一種物質(zhì)，其固體的表面能要比液體的表面能大，試說明原因。．什么叫吸附、粘附?當用焊錫來焊接銅絲時，用銼刀除去表面層，可使焊接更加牢固，請解釋這種現(xiàn)象。.方鎂石的表面能為1000爾格/cm2，如果密度為3.68克/cm3，求將其粉碎為1u顆粒時，每克需能量多少卡？.試說明晶界能總小于兩個相鄰晶粒的表面能之和的原因。.1克石英在粉碎機中軋成粒度為1u的粉末時，重量增至1.02克，若這是吸附了空氣中水分的結(jié)果，試求吸附水膜的厚度（假定破碎后顆粒為立方體）。?真空中AlO的表面張力約為900erg/cm2，液態(tài)鐵的表面張力為231729erg/cm2，同樣條件下，界面張力（液態(tài)鐵一氧化鋁）約為2300erg/cm2,問接觸角有多大?液態(tài)鐵能否潤濕氧化鋁??表面張力為500erg/cm2的某液態(tài)硅酸鹽與某種多晶氯化物表面相接觸,接觸角0=45°；若與此氧化物相混合，則在三晶粒交界處，形成液態(tài)小球，二面角屮平均為90。，假如沒有液態(tài)硅酸鹽時，氧化物一氧化物界面的界面張力為1000dyn/cm，試計算氧化物的表面張力。?MgO-AlO-SiO系統(tǒng)的低共熔物，放在SiN陶瓷片上，在低共溶溫度23 2 34下，液相的表面張力為900erg/cm2，液體與固體的界面能為600erg/cm2，測得接觸角為70.52°，（1）求SiN的表面張力。34把SiN在低共熔溫度下進行熱處理，測得其腐蝕的槽角為123.75°,34求SiN的晶界能。34如果把20％的低共熔物與SiN粉末混合，加熱到低共溶溫度下，試34畫出由低共熔物與SiN混合組成的陶瓷顯微結(jié)構(gòu)示意圖。34復習提綱．基本概念：表面、晶界、相界、弛豫表面、重構(gòu)表面、黏附、潤濕、吸附．固體是如何降低系統(tǒng)的表面能的，為什么相同組成的固體的表面能總是高于液體的表面能；．固體的表面力場的分類和本質(zhì)，晶體的表面結(jié)構(gòu)特點，表面粗糙度、表面微裂紋對表面力場的影響；．固體的界面行為對固體表面結(jié)構(gòu)和性質(zhì)的影響；粗糙表面的潤濕行為；習題答案：、解：表面張力：垂直作用在單位長度線段上的表面緊縮力或?qū)⑽矬w表面增大一個單位所需作的功；b二力/總長度N/m表面能：恒溫、恒壓、恒組成情況下，可逆地增加物系表面積須對物質(zhì)所做的非體積功稱為表面能；J/m2=N/m液體：不能承受剪應(yīng)力，外力所做的功表現(xiàn)為表面積的擴展，因為表面張力與表面能數(shù)量是相同的；固體：能承受剪切應(yīng)力，外力的作用表現(xiàn)為表面積的增加和部分的塑性形變，表面張力與表面能不等。、解：同一種物質(zhì)，其液體固體的表面結(jié)構(gòu)不同，液體分子可自由移動，

總是通過形成球形表面來降低其表面能；固體則不能，固體質(zhì)點不能自由移動，只能通過表面質(zhì)點的極化、變形、重排來降低系統(tǒng)的表面能，固體表面處于高能量狀態(tài)（由于表面力的存在）。、解：吸附：固體表面力場與被吸附分子發(fā)生的力場相互作用的結(jié)果，發(fā)生在固體表面上，分物理吸附和化學吸附；粘附：指兩個發(fā)生接觸的表面之間的吸引，發(fā)生在固液界面上；銅絲放在空氣中，其表面層被吸附膜（氧化膜）所覆蓋，焊錫焊接銅絲時，只是將吸附膜粘在一起，錫與吸附膜粘附的粘附功小，銼刀除去表面層露出真正銅絲表面（去掉氧化膜），錫與銅相似材料粘附很牢固。4、解：1J=107爾格（erg）,1卡=4.1868J,設(shè)方鎂石為正方體邊長為a，V=a3，S=6a2，比表面積S/V=6a2/表表a3=6/a,1cm方鎂石顆粒粉碎為1pm顆粒時，比表面積增加為：1。4倍，增加的表面能為：表面能淇増加的比表面積=0.06增加的表面能為：表面能淇増加的比表面積=0.06卡/g、解：結(jié)構(gòu)相同而取向不同的晶體相互接觸，其接觸界面稱晶界。若相鄰晶粒的原子彼此無作用，那么，每單位面積晶界能將等于兩晶粒表面能之和，晶界結(jié)構(gòu)和表面結(jié)構(gòu)不同導致的。但實際上，兩個相鄰晶粒的表面層上的原子間存在相互作用，且很強（兩者都力圖使晶界上質(zhì)點排列符合于自己的取向，所以晶界上原子形成某種過渡的排列方式，與晶格內(nèi)卻不同，晶界上原子排列疏松，處于應(yīng)力畸變狀態(tài)，晶界上原子比晶界內(nèi)部相同原子有較高的能量），這種作用部分抵消了表面質(zhì)點的剩余的鍵力。7、解：設(shè)水膜厚度為h，水密度1g/cm3，1個粒度1p的顆粒水膜重量為

6X(10-4)2XhXl,1g石英可粉碎為N個1p的粉末，石英密度2.65g/cm3,N?(10-4)3X2.65=1Tn=3.77X10ii,N個卩微粒水的量為1.02-l=0.02gh=0.02x2.65x10^=8.83X10-7m=8.83nm解：9、解：Ylg=500erg/cm2，求氧化物表面張力Ysg,Y=Ycos45°+h=0.02x2.65x10^=8.83X10-7m=8.83nm解：9、解：Ylg=500erg/cm2，求氧化物表面張力Ysg,Y=Ycos45°+Y，2xYcos45°=Ysglg ls ls ssY=1000dyn/cm=10-2N/cm=1N/m=1J/m2=103erg/cm2ssY=500?cos45+sg10002-