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《第七章 表面現(xiàn)象習題答案》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關內(nèi)容在行業(yè)資料-天天文庫。
1、第七章表面現(xiàn)象習題答案1．在293.15K時，把半徑為1mm的球形水滴分散成半徑為1mm的球形小水滴，比表面為原來的多少倍？表面Gibbs自由能增加了多少？此過程環(huán)境至少需做功多少？已知293K時水的表面張力為0.07288N×m-1。解：(1)小液滴比表面=r1=10-3m，r2=10-6m倍(2)分散前液滴表面積m2分散后小液滴數(shù)個分散后液滴總表面積m2DA=A2-A1?A2DG=s×DA=0.07288′4p′10-3=9.158′10-4J(3)環(huán)境至少做的功Wr'＝DG＝9.158′1
2、0-4J2.將10-3m3油狀藥物分散水中，制成油滴半徑為10-6m的乳狀液。已知油水界面張力為65′10-3N×m-1，求分散過程需作多少功？增加的表面Gibbs能為多少？如果加入適量表面活性劑后，油水界面張力下降至30′10-3N×m-1，則此分散過程所需的功比原來過程減少了多少？解：（1）分散后總表面積m2分散前表面積與分散后相比可忽略，DA＝A分散過程環(huán)境作的功及所增加的表面自由能：Wr'＝DG＝s×DA＝65′10-3′3′103＝195J(2)加入表面活性劑后，分散過程環(huán)境作的功Wr
3、'＝DG＝s×DA＝30′10-3′3＝90J比原來過程少做功＝195-90＝105J3.常壓下，水的表面張力s（N×m-1）與溫度T（K）的關系可表示為：s＝（75.64－0.00495T）′10-3。若在298K時，使一定量的純水可逆地增大0.1m2表面積時，求體系的W，Q，DS，DG8和DH。解:298K時，s＝(75.64-0.00495T)′10-3＝(75.64-0.00495′298)′10-3=7.416′10-2N×m-1Wr'＝DG＝s×DA＝7.416′10-2′10-1＝
4、7.416′10-3JJ×K-1JJ4．證明藥粉S在兩種不互溶的液體A和B中的分布：（1）當，S分布在液體A中（2）當，S分布在A、B界面上。證明：設藥粉S有2單位面積，它所處的三種可能狀態(tài)及相應的表面能見圖：AB狀態(tài)I2sA-S+sA2AB狀態(tài)IIsA-S+sB-SAB狀態(tài)III2sB-S+sA2S(1)當時，若I?II，DG=（sS-A+sS-B）-（2sS-A+sA-B）=sS-B-(sS-A+sA-B)>0這一過程不會自發(fā)進行。若I?III，DG=（2sS-B+sA-B）-（2sS-A+
5、sA-B）=2(sS-B+sS-A)>0這一過程也不會自發(fā)進行。因此，藥粉S只能處于狀態(tài)I，即分布在液體A中。(2)當時，若II?I，DG=（2sS-A+sA-B）-（sS-A+sS-B）=sA-B+sS-B-sS-B>0這一過程不會自發(fā)進行。若II?III，DG=（2sS-B+sA-B）-（sS-A+sS-B）=sA-B+sS-B-sS-A>0這一過程不會自發(fā)進行。因此，藥粉S只能處于狀態(tài)II，即分布在液體A、B界面上。5．如圖7-30所示兩塊平行的玻璃板之間形成一薄水層，假設水對玻璃板完全潤
6、濕，試分析為何在垂直玻璃平面的方向上要把兩塊玻璃分開較為困難的原因。若薄水層厚度d＝10-6m，水的表面張力為72′10－3N×m-1，玻璃板邊長l=0.01m，求兩塊玻璃板之間的作用力。8圖7-30解：水對玻璃板完全潤濕，在兩塊玻璃板之間形成凹液面，產(chǎn)生的附加壓力指向空氣，使液內(nèi)壓力小于外壓，因此在垂直方向上難以分離玻璃板。玻璃板之間作用力是由附加壓力引起的，水在玻璃板之間的液面形狀為凹形柱面，則：N6．已知某溫度下汞的密度為1.36′104kg×m-3，表面張力為0.47N×m-1，重力加速
7、度g＝9.8m×s-2，汞對玻璃表面完全不潤濕()，若將直徑為0.100mm的玻璃毛細管插入汞中，管內(nèi)汞面會下降多少？解:此時曲率半徑等于毛細管半徑，即r=0.050mm.m即毛細管內(nèi)汞液面將下降0.141m。7．將內(nèi)半徑分別為5×10-4m和3×10-4m的兩支毛細管同時插入密度為900kg·m-3的某液體中，兩管中液面高度相差1.0cm。設接觸角為0°，求該液體的表面張力。解：Δh=h1-h2=代入題給數(shù)據(jù)，得：=0.0331N·m-18.在298.15K時，水的密度為1000kg·m-3，
8、表面張力為72.75×10-3N·m-1，水的摩質量為0.01805kg·mol-1，試求半徑為10-9m的球形液滴和小氣泡的相對蒸氣壓pr/p分別為多少？解：對于球形小液滴：8對于小氣泡：9．在101.325kPa壓力下，需要多高溫度才能使水中生成半徑為10－5m的小氣泡？已知373K時水的表面張力s＝58.9′10-3N×m-1，摩爾氣化熱DHm＝40.656kJ×mol-1，水面至氣泡之間液柱靜壓力及氣泡內(nèi)蒸氣壓下降均忽略不計。解：氣泡凹液面的附加壓力Pa.氣泡內(nèi)壓力Pa按克－克方程：T2
