力學(xué)小論文--付成

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1、學(xué)院：化學(xué)工程學(xué)院專業(yè)：化學(xué)工程與工藝班級(jí)：化工11-6班姓名：付成學(xué)號(hào)11402010616指導(dǎo)教師：車?yán)蠋煻烫?hào)：695080力學(xué)對(duì)物質(zhì)的內(nèi)在影響及在宏觀上的表現(xiàn)內(nèi)容摘要力學(xué)無處不在，對(duì)我們的生產(chǎn)生活有巨大的影響，此文章主要講述力學(xué)對(duì)物質(zhì)的內(nèi)在影響以及力學(xué)在宏觀上的變現(xiàn)。在相同體積的條件下，任何物質(zhì)都具有使自己的表面積縮小的趨勢(shì)，或者說使物體的表面吉布斯函數(shù)減小的趨勢(shì)。本文主要介紹一下液體的表面張力對(duì)液體的影響，以及固體表面張力對(duì)物質(zhì)的影響。關(guān)鍵詞吉布斯函數(shù)表面張力力是非常神奇的東西，不僅可以

2、使物體具有發(fā)生形變，使物體運(yùn)動(dòng)，也可以使物體保持一定的形狀，小到可以解釋分子與分子之間的作用，比如為什么試管中的液面不是水平的，而是凹的或者凸的，為什么露珠是球形，由于液體的表面張力，液體的飽和蒸汽壓會(huì)改變，可以形成過飽和蒸汽、過熱水、過冷水、過飽和溶液這四種亞穩(wěn)態(tài)。表面張力對(duì)固體物質(zhì)有什么影響呢？固體表面也存在表面張力和表面吉布斯函數(shù)，但是固體表面的分子幾乎是不可以移動(dòng)的，而我們知道對(duì)一個(gè)物體來說，降低它的表面張力和表面吉布斯函數(shù)是一個(gè)自發(fā)的過程，所以固體會(huì)通過某種方式來降低它的表面張力和表面

3、吉布斯函數(shù)，固體表面通過自發(fā)地將氣體富集到表面，使氣體在固體表面的濃度的（或密度）不同于氣相中的濃度（或密度），很典型的一個(gè)例子就是活性炭，一般我們?cè)趧倓傃b修完的家里會(huì)放一些活性炭，活性炭通過吸附氣體來降低它的表面張力以及表面吉布斯函數(shù)。液體表面張力對(duì)液體的影響由Laplace方程可知，彎曲液面的附加壓力與液體表面張力成正比，曲率半徑越小附加的壓力也就越大，由此可以解釋毛細(xì)管現(xiàn)象。微小液滴的飽和蒸汽壓要高于相應(yīng)的具有平面液體的飽和蒸汽壓由開爾文公式可知，對(duì)于在一定溫度下的某種液態(tài)物質(zhì)而言，此時(shí)飽

4、和蒸汽壓只是r的函數(shù)，20℃時(shí)小液滴的飽和蒸汽壓與平液面的飽和蒸氣壓之比與水滴半徑的關(guān)系r/m10-510-610-710-810-9P2/p11.00011.0011.0111.1142.937由上面數(shù)據(jù)可知，當(dāng)液滴的半徑減少到10-9m時(shí)，其飽和蒸汽壓幾乎是平液面的3倍，同時(shí)也可以知道，只有在顆粒半徑在納米級(jí)左右才會(huì)達(dá)到覺察的程度，通常情況下，這些表面效應(yīng)可以忽略不計(jì)，但在蒸汽冷凝、液體凝固，液體沸騰以及溶液結(jié)晶的過程中，由于新相要由無到有生成，故最初生成的新相都是非常小的，那么此過程的表面

5、張力對(duì)其影響就非常明顯，其比表面積和表面吉布斯函數(shù)都是非常大，新相難以生成，進(jìn)而會(huì)產(chǎn)生過飽和蒸汽、過冷液體、過熱液體以及過飽和溶液，我們?cè)诨瘜W(xué)實(shí)驗(yàn)室里做結(jié)晶實(shí)驗(yàn)的時(shí)候，經(jīng)常要加一些小晶體來誘發(fā)它結(jié)晶。還有我們?cè)谧稣麴s實(shí)驗(yàn)的時(shí)候，為了防止液體過熱現(xiàn)象，我們會(huì)加入一些沸石來防止爆沸，因?yàn)榉惺嵌嗫仔晕镔|(zhì)，里面儲(chǔ)存氣體，加熱時(shí)這些氣體成為新相種子，因而繞過了產(chǎn)生極小氣泡的困難階段，使液體的過熱程度大大降低。人工降雨的原理就是當(dāng)云層中的水蒸氣達(dá)到飽和或過飽和的狀態(tài)時(shí)，在云層中用飛機(jī)噴灑微小的AgI顆粒，

6、此時(shí)AgI顆粒就成為水的凝結(jié)中心，使新相生成時(shí)所需要的過飽和程度大大降低，云層中的水蒸氣就容易凝結(jié)成水滴而落向大地。固體表面張力對(duì)物質(zhì)的影響固體表面也存在表面張力和表面吉布斯函數(shù)，但是固體表面的分子幾乎是不可以移動(dòng)的，而我們知道對(duì)一個(gè)物體來說，降低它的表面張力和表面吉布斯函數(shù)是一個(gè)自發(fā)的過程，所以固體會(huì)通過某種方式來降低它的表面張力和表面吉布斯函數(shù)，固體表面通過自發(fā)地將氣體富集到表面，使氣體在固體表面的濃度的（或密度）不同于氣相中的濃度（或密度），由吸附經(jīng)驗(yàn)式—Freundlich公式可知（k為

7、單位壓力時(shí)的吸附量，隨溫度升高而降低；n在0與1之間，描述壓力對(duì)吸附量影響大小。）吸附量與壓強(qiáng)的關(guān)系，隨著壓力的增大，吸附量也增大，當(dāng)然這只是一個(gè)經(jīng)念式。Langmuir吸附等溫式這個(gè)式子只有在固體表面比較均勻，并且吸附只限于單分子層的時(shí)候，Langmuir吸附等溫式才能較好的描述實(shí)驗(yàn)結(jié)果，二常數(shù)BET吸附公式該理論是在Langmuir吸附等溫式的基礎(chǔ)上提出的，盡管該理論還有一些缺陷，但是它仍是現(xiàn)今應(yīng)用最廣、最成功的理論。說完這些理論的東西，我們發(fā)現(xiàn)就不難解釋活性炭的吸附原理了，活性炭有的內(nèi)部有

8、很多很多的孔，活性炭通過吸附氣體來降低它的表面張力以及表面吉布斯函數(shù)。從而活性炭可以作為吸附劑吸收一些有害氣體，所以一般我們?cè)趧倓傃b修完的家里會(huì)放一些活性炭?？偨Y(jié)簡(jiǎn)單的介紹了一些液體表面張力對(duì)物質(zhì)的影響，以及固體的表面張力對(duì)物質(zhì)的影響，發(fā)現(xiàn)原來我們平?？吹降牧χ皇橇Φ谋揭唤牵瓉砹梢愿淖円后w的飽和蒸汽壓，使形成過飽和蒸汽、過熱水、過冷水、過飽和溶液，原來吸附作用也可以用力的原理來解釋，原來人工降雨的原理也與力有關(guān)，也可以解釋為什么一些固體物質(zhì)如果長(zhǎng)時(shí)間沒有擦?xí)泻芏嗷?。還可以解釋為什么有些液