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液体表面张力系数的研究.doc

液体表面张力系数的研究

Wanda莹
2017-09-26 0人阅读 举报 0 0 暂无简介

简介:本文档为《液体表面张力系数的研究doc》,可适用于综合领域

液体表面张力系数的研究摘要:液体由于表面张力的作用而具有自发收缩成球状的趋势。表面张力的大小,可用表面张力系数来描述。本文对影响表面张力系数的因素进行了概述。关键词:表面张力表面张力系数影响因素Abstract:LiquidastheroleofsurfacetensionintotheballwiththetrendofspontaneouscontractionThevalueofthesurfacetensioncanbedescribedbythesurfacetensioncoefficientInthispaper,thefactorsaffectingthesurfacetensioncoefficientareoutlinedKeywords:surfacetension,surfacetensioncoefficient,influencefactors引言英国物理学家托玛斯杨自年第一次明确提出了表面张力之后在两个多世纪的漫长发月中许多科学家研究了表面张力的问题表面张力在物理学中是一个很特殊的问题而且表面张力还涉及到化学和医学领域当前有关表面张力的研究是多方面的。研究内容有物理前沿中的问题也有和日常生活经验相关的问题。而表面张力的大小又取决于表面张力系数所以对表面张力系数的理论和实验问题的研究是非常重要的。表面张力是液体表面的重要特性它类似于固体内部的拉伸应力这种应力存在于极薄的表面层内。是液体表层内分子力作用的结果。影响表面张力系数的因素主要有二:一是温度,温度越高表面张力系数越小二是在液体中加入杂质可显著改变表面张力系数。本文对影响表面张力系数的因素进行了概述。、液体表面张力的概念液体分子间隙较气体的小分子相互作用较气体的强宏观上和固体相似不易压缩液体分子运动较固体自由宏观上和气体相似具有流动性因液体的分子聚集状态不同于固体和气体就表现出许多宏观性质:表面张力现象液体对固体的润湿和不润湿现象弯曲液面内外压强差毛细现象溶解、扩散、渗透现象等。气体的分子间作用很小不能维持一个自由表面固体的分子间作用力很大使得表面的分子虽受到不同于内部分子受到的力。液体的自由表面分子受到指向液体内部的力由于液体的流动性使得液体具有重要的表面力学性质。很多现象说明液体的表面如紧张的弹性薄膜有收缩的趋势。既然液体表面象紧张的弹性薄膜则表面内一定存在着张力在表面上想象地画一线段如图线段两侧的液膜之间一定存在着相互作用的拉力拉力的方向处处垂直于所画线段。液体表面上出现的这种张力叫表面张力。这种力在于液体的极薄的表面层内不是由于弹性形变所引起的是表面内分子力作用的结果。图表面张力液体表面张力系数促使液体表面收缩的力叫做表面张力。即液体表面相邻两部分之间单位长度内互相牵引的力。如液面被长度为L的直线分成两部分这两部分之间的相互拉力F是垂直于直线L并与表面相切。比例系数σ就是液体的表面张力系数它表示液体表面相邻两部分间单位长度的相互牵引力。热力学对表面张力系数的广义定义为:表面张力系数σ是在温度T和压力p不变的情况下吉布斯自由能G对面积A的偏导数:其中吉布斯自由能的单位是能量单位因此表面张力系数的单位是能量面积。与液体表面张力系数有关的因素液体表面张力系数与温度的关系梅策香王广平柳钰等采用拉平法测出了不同温度下表面张力系数。根据液体表面张力形成的微观机理,从热力学角度进行了分析同时进行了实验研究,得出如下结论:()液体表面张力系数与温度呈近似线性关系温度越高表面张力系数越小。()在纯净水中加入某些物质(如盐)可以增大其表面张力系数。()盐水溶液的表面张力系数高于纯净水的表面张力系数并且也随温度的增加而减小。()盐水溶液的表面张力系数与其浓度有关并随浓度的增加而增加。JRestolho,APSerro等认为液体表面张力与分子间的相互作用势能以及液体界面的微观结构有关在冰点和沸点之间的温度范围内液体表面张力系数与温度的呈线性关系。MohammadHadiGhatee等通过研究也得出相类似的结论液体表面张力系数与浓度的关系在纯液体中加入杂质时体系的表面张力会发生相应的变化根据试验稀溶液的表面张力和浓度的关系大致可分为类第一类的特征是浓度增加时溶液的表面张力随之下降大多数非离子型的有机物如短链脂肪酸、醇、醛类的水溶液都有此行为第二类溶液的特征是当液体的浓度增加时溶液的表面张力随浓度上升第三类的特征是它与第一类曲线不同当溶液很稀时随浓度的增加而急剧下降(C为密度)。随后大致不随浓度而变(有时也可能会出现最低值是由于、溶液中含有杂质之故)当把表面活性物质加入到体系中时则会被吸附在该体系的表面上使这些表面的表面自由能明显降低从而降低表面张力系数表面活性物质的这种性质和其结构有关。JGraciaFadrique,PBrocos,ÁPineiro等利用平衡表面张力系数来计算无限稀释浓度系数(γ)的表面活性剂并提出了一个模型。液体表面张力系数和液面上的介质的关系当说某物质的表面张力系数时一般是指液体与它的蒸汽相接触时的实际上的数值不仅与液体的性质有关而且还与第二介质的性质有关因后者对形成垂直于表面的合力的大小起重要作用。当第二介质是低密度气体时则不同的气体对液体的表面张力系数的数值影响很小可以忽略。但当第二介质为另一种液体时就不能忽略液体分子与第二介质分子之间的相互作用。由于这些相互作用同一种液体与不同的第二介质相接触表面张力系数就发生了明显的变化。加入杂质可促使液体表面张力系数增大或减小。一般说来醇、酸、醛、酮等有机物质大都是表面活性物质比水的表面张力系数小得多。例如在钢液结晶时加入少量的硼就是为了促使液态金属加快结晶的速度。液体表面张力系数和物理化学的关系表面张力是表面活性剂水溶液的一种重要的物理化学性质而表面活性剂又是洗涤液的主要成分故表面张力系数与洗涤作用的关系必然有一定的规律例大多数优良的洗涤剂溶液均具有较低的表面张力与界面张力根据固体表面润湿的原理对于一定的固体表面较低表面张力系数的液体有较好的润湿性能从而才可能进一步起洗涤作用次外较低表面、界面张力有利于液体油污的清除也有利于油污的乳化因而有利于洗涤作用的发生由此可见表面张力系数与液体的种类有关和成分有关容易挥发的液体的表面张力系数较小。表面张力系数还与温度有关温度升高表面张力系数减小当液体趋近于临界温度时表面不复存在表面张力系数趋于零。表面张力系数还与表面所接触的物质有关如水与空气为界时水的表面张力系数为大约为×Nm而水与乙醚为界时水的表面张力系数为大约为×Nm。微量杂质还能显著改变液体的表面张力系数例如在水中溶有少许肥皂就会使表面张力系数约为减小(×Nm)。结束语近年来,液体表面特性的研究引起了广泛的重视,特别是具有活性媒质液体表面特性的研究在工农业生产中具有重要的地位。表面张力是液体表面的重要特性它类似于固体内部的拉伸应力这种应力存在于极薄的表面层内。是液体表层内分子力作用的结果。表面张力还涉及到化学和医学当前有关表面张力的研究是多方面的研究内容有物理学前沿中的问题也有常生活经验相关的问题。液体表面张力的大小取决于液体表面张力系数所以对液体表面张力系数的理论研究非常重要。参考文献滕新荣表面物理化学M化学工业出版社SchmitzJ,BrilloJ,EgryI()IntJMaterRes:习岗,李伟昌现代农业和生物学中的物理学M北京:科学出版社,周静娴物理学M北京:中国农业出版社,高均立,苗润才,王武军等激光衍射法研究液体的表面张力与温度的关系J榆林学院学报():梅策香王广平柳钰等液体表面张力系数与温度和浓度的关系实验研究J咸阳师范学院学报():JRestolho,APSerro,JLMata,BSaramago,JChemEngDataJ()–MohammadHadiGhatee,MortezaZare,AminRezaZolghadr,FatemehMoosaviJ()JGraciaFadrique,PBrocos,ÁPineiro,AAmigo,Langmuir()–PBrocos,ÁPineiro,AAmigo,JGraciaFadrique,FluidPhaseEquilib()–JViadesTrejo,AAmigo,JGraciaFadrique,FluidPhaseEquilib()–KlinterA,MendozaSuarezG,DrewRALJ()MaterSciEngA:ChatainDJ()AnnuRevMaterRes:YQWu,XFBian,TMao,XLLi,TBLi,andCDWang,PhysLettA,()NZhao,XMPan,HTMa,CDong,SHGuo,WLu,andLWang,JPhys:ConfSer,()DQYuandLWang,JAlloysCompd,()NovakovicR,GiurannoD,RicciEetalJ()SurfSci:SanchezSA,NarcisoLouisEetalJ()MaterSciEngA:YASanmamed,DGonzalezSalgado,JTroncoso,CACerdeirina,LRomani,FluidPhaseEquilib()–HJin,BO’Hare,Jdong,SArzhantsev,GABaker,JFWishart,AJBenesi,MMaroncelli,JPhysChemB()–LGSanchez,JREspel,FOnink,GWMeindersma,ABdeHaan,JChemEngData()–BMokhtarani,ASharifi,HRMortaheb,MMirzaei,MMafi,FSadeghian,JChemThermodyn()–

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