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1、第二節(jié) 彎曲表面的性質(zhì),一曲面附加壓力,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,表面張力合力p曲 指向液體內(nèi)部,,表面張力合力p曲 指向液體外部,p內(nèi)= p外-p曲,附加壓力p曲=Dp= p內(nèi) p外,一曲面附加壓力,2球形曲面附加壓力,設半徑為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曲dV = dA,r 0凸面p曲 0 r < 0凹面p曲< 0 r = 平面p曲= 0,,,演示,一曲面附加壓力,,2任意曲面附加壓力,任意曲面可近似用二個曲率半徑描述,L

2、aplace公式,,當r1 = r2 時，得球面,當r = 時，得柱面,通過數(shù)學推導，可得,一曲面附加壓力,3毛細現(xiàn)象,當毛細管插入液體后，有兩種情況,浸潤性液體，凹液面，p曲向上，使液面,不浸潤性液體，凸液面，p曲向下，使液面,定量計算式:,平衡時，附加壓力 = 液柱靜壓力,設為球面，,r 0h r < 0h,,,,,一曲面附加壓力,曲率半徑r與毛細管半徑R、接觸角有關：,R = r cos,=0時，r= R,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會失活

3、?,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：pr定量關系式,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：,pl：plpl+p曲 pg：p*p*r,dGm= SmdT + Vmdp,液體：Vm=M/ 氣體：Vm=RT/p,二液滴大小對蒸氣的影響,推導：pr定量關系式,積分,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。（液滴小，蒸氣壓高）,(2) 對于凹曲面，r為負，，即曲面上蒸氣壓,,

4、解釋：,毛細管凝結現(xiàn)象硅膠干燥原理,硅膠，具毛細空隙，對水潤濕成凹面，蒸氣壓，易凝結。,二液滴大小對蒸氣的影響,思考：,三. 粒子大小對溶解度的影響,推導：Kelven公式應用于固體表面時,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，已飽和結晶 小粒；未飽和溶解,,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：,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

5、飽和蒸氣壓而未凝結成液體,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，迅速液化。天空中常有過飽和蒸氣。,演示,四新相生成和亞穩(wěn)狀態(tài),2過熱液體,現(xiàn)象：液體達到正常沸點不沸騰，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）,四新相生成和亞穩(wěn)狀態(tài),3過冷液體,現(xiàn)象：液體熔點以下仍不凝固。如純水可冷至40C 原因：極細微的晶粒有較大的蒸氣壓（或較大化學勢），不能與液相化學勢平衡，因而不易形成。 非晶狀固體：過冷液體突然結晶（玻璃體狀態(tài)）,4過飽和溶液,現(xiàn)象：濃度達到飽和溶解度而未結晶 原因：微小晶粒有較大的溶解度 防止：加入晶種,請轉下一節(jié),