第5章 气固界面
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第一章界面表面定义,区分界面:物体与其它物体的接触表面表面:物体与气体的接触面表面:人们眼睛看不见的气相,因而过去将气-液和气-固两种界面称为表面为什么产生表面张力,单位,影响表面张力因素,温度。
压力超临界状态为零表面能:由于物体增加表面而消耗的能量表面张力:体现在作用线的单位长度液体表面的收缩力,称为表面张力。
单位N.m-1温度和压力对液体表面张力的影响P10 曲线图Laplace方程P14球面:圆柱状:毛细现象:由于附加压力而引起的毛细管内液面与管外液面有高度差的现象称为毛细现象液体与固体的界面液体在固体表面上的润湿现象可分为沾湿,浸湿和铺展三种情况沾湿这是将气液界面与气固界面,转变为液固界面的过程。
液体沾湿固体的条件:—Wa>=0浸湿:指将气固界面转变为液固界面的过程,而液体表面在这个过程中没有变化铺展:铺展过程是表示当液固界面取代了气固界面的同时,气液界面也扩大了同样的面积。
接触角:让液体在固体表面形成液体,达到平衡时,在气液固三相接触的交界线处,液体会形成一定大小的接触角(气液表面张力和液固表面张力的夹角)接触角的判剧条件:P38第二章固体表面特点1.固体表面不像液体那样易于缩小和变形2.固体表面是不均匀的固体吸附:气体分子碰撞固体表面时。
收到这种力场的作用,有的气体分子停留在固体表面上,使气体分子在固体表面上的密度增加,相应地他在气相中却减少了,这种在固体表面层与气体体想间产生压力差的现象就是气体在固体表面的吸附。
吸附量与吸附曲线吸附量通常是以单位质量吸附剂所吸附的吸附质在标准状态下的体积表示。
吸附量也可以单位质量吸附剂所吸附的物质的量表示吸附等温,吸附等压线吸附等量线吸附等量线类型五种类型一是单分子层吸附类型二称为S型吸附等温线,常见的物理吸附等温线类型三的吸附等温线比较少类型四表示在低温下形成单分子层然后随压力的增加,由于吸附剂的孔结构中产生毛细凝聚,所以吸附量急剧增加,直到吸附剂的毛细孔装满吸附质后,才不再增加吸附量而达到饱和。
第一章地球1. 宇宙的天体分为明几种?P5答「恒星、行星、卫星流星、彗星、星云等。
2. 太阳系包含哪八大亍星?可分为哪两组?P6答:地组行星:水星、金星、地球、火星;(体积小,密度大,自转速度快,卫星数少)木组行星:木星、土星天王星、海王星。
(体积大,密度小,自转速度快,卫星多)3. 度量天体距离的单位?『9 8答:天文单位:1496×10千米,光年9460×10千米。
4. 行星的运动特征.P6答:⑴所有行星的轨道偏心率都很小,近乎圆形⑵各行星轨道面都近似位于一个平面上对地球轨道面即黄道面的倾斜也者不大⑶所有行星都自西向东绕太卩阳公转;除金星和天王星外其余行星自转也自西向东⑷除天王星外其余行星的赤道面对轨道面的倾斜都比较小⑸绝大多数卫星的轨道都近似圆形,其轨道面与母星轨道面也比较接近⑹绝大多数卫星包括土星环内,公转方向均与母星公转方向相同5. 简述地球自转的意义。
P15—16答:①地球自转决定了昼夜的更替,并使地表各种过程具有一昼夜的节奏;(节奏)②由于地球自转的结果所有在北半球作水平运动的物体都发生向右偏转,在南半球则向左偏;(偏移)③地球自转造成同一时刻、不同经线上具有不同的地方时间;(时差)④由于月求和太阳的弓力,地球体发生弹性变形,在洋面上贝表现为潮汐。
而地球自转又使潮汐变为方向与之相反的潮汐波,并反过来对它起阻碍作用;(潮汐)⑤地球的整体自转运动,同它的局部运动,例如地壳运动、海水运动、大气运动等,都有密切的关系。
大陆漂移、地震、潮汐摩擦、洋流等现象都在不同程度上受至閱球自转的影响;(流体运动)⑥当地球自转加快时,离心力把海水抛向赤道,可以造成赤道和低纬区的海面上升,而中高纬度区海面则相应下降。
6什么是黄赤交角?其地理意义?P17答:地球自转产生的赤道面与地球公转产生的黄道面之间的夹角为黄赤交角,为23度27分.地理意义:(1)产生四季更替;(2)产生五带7简述地球圈层构造,夕卜圈层对自然环境的意义.P21—24答:地球圈层构造:地求内部分为地核,地幔和地壳三个圈地球内部构造);地球夕陪盼为大气圈、水圈和生物圈(地球外部构造)外圈层对自然环境的意义①大气圈影响一个地区的气候基本特征水文持点、地貌类型土壤发育、生物类型。
无机材料合成及工艺复习提纲主要题型:填空、选择、名词解释、简答、综合实践〔材料合成设计〕第一章绪论1、化学的核心任务:是研究化学反响与创造新物质;无机合成化学的目标:是为创造新物质和新材料提供高效、对环境友好的定向合成与制备手段,并在此根底上逐步开展无机材料的分子工程学。
无机合成内容:经典合成—极端条件下合成—特殊的合成—软化学和绿色合成方法典型无机化合物的合成——典型无机材料的合成2、现代无机合成化学研究成果的先进性表现在哪四个方面?⑴高难度合成与特殊制备技术的快速开展使具有复杂功能体系的新化合物、物相与物态合成数量大幅度增加,开发了大量复合、杂化与组装材料;⑵在合成与制备化学开展的根底上开拓了大量新合成反响、合成路线与合成技术,包括极端条件下的合成,各类高选择性合成反响技术等;⑶生产过程中绿色(节能、高效、干净、经济)合成路线的研究与开发;⑷特定功能与生物活性的化合物、分子集合体与材料的分子设计、定向合成与分子(晶体)工程研究的积极开展。
3、软化学合成的概念及其特点。
〔储氢合金的工作〕软化学是相对于硬化学而言的。
它是指在较温和条件下实现的化学反响过程。
软化学合成也属绿色化学范畴。
〔水法冶金〕特点:1.不需用高纯金属作原料;2.制得的合金是有一定颗粒度的粉末,不需在使用时再磨碎;3.产品本身具有高活性;4.产品具有良好的外表性质和优良的吸放氢性能;5.合成方法简单;6.有可能降低本钱;7.为废旧储氢合金的回收再生开辟了新途径4、极端条件下的合成中极端条件包含哪些要素?〔金刚石晶体的生成〕极端条件是指极限情况,即超高温、超高压、超真空及接近绝对零度、强磁场与电场、激光、等离子体等。
5、特种功能材料的设计指开展特定构造无机化合物或功能无机材料的分子设计、剪裁与分子工程学的研究。
以特定的功能为导向,在分子水平上实现构造的设计和构建,研究分子构件的形成和组装规律,并在此根底上对特定性能的材料进展定向合成。
第一章气-液界面性质引言表面和界面(surface and interface)1.1 液体的表面1.1.1 表面张力和表面自由能1.1.2 表面热力学基础1.1.3 弯曲液体表面的一些现象1.1.4 液体表面张力的测定方法1.2 溶液的表面1.2.1 溶液的表面张力1.2.2 溶液的表面吸附引言表面和界面(surface and interface)常见的界面有:1.气-液界面2.气-固界面3.液-液界面4.固-固界面1.1 液体的表面1.1.1 表面张力和表面自由能表面张力液体表面具有自动收缩表面的趋势。
当无外力影响时,一滴液体总是自发地趋向于球形。
而体积一定的几何形体中球体的面积最小。
故一定量的液体由其它形状变为球形时总伴随着面积的缩小。
因为液体表面分子与液体内部分子所处环境不同(所受力不同)考虑一种液体与蒸汽平衡的体系,在液体内部每个分子所受周围分子的吸引是各向同性的,彼此互相抵消。
故处于溶液内部的分子可自由运动无需做功。
而处于表面上的分子则不同,由于气相密度小,表面分子受液体内部的吸引力要大于外部气体分子对它的引力,所以表面层分子受到一指向内部的合力:F=2γl其中γ代表液体的表面张力系数,即垂直通过液体表面上任一单位长度与液面相切的力。
简称表面张力(surface tension )是液体基本物化性质之一,通常以mN/m为单位。
表面(过剩)自由能当分子从液体内部移向表面时,须克服此力作用做功。
使表面分子能量要高于内部分子能量。
于是当液体表面积增加(即把一定数量液体内部分子转变为表面上分子)体系总能量将随体系表面积增大而增大。
表面(过剩)自由能:对一定量的液体,在恒定T,P下,体系增加单位表面积外界所做的功。
即增加单位表面积体系自由能的增加。
dG = -SdT + VdP + γdA注意:表面自由能并非表面分子总能量,而是表面分子比内部分子自由能的增加。
在恒温恒压条件下:dG = γdAγ = △G/A故表面张力γ:为恒温恒压下增加单位表面积时体系Gibbs自由能的增量,称其为比表面自由能,简称表面自由能。
第十章 界面现象习题答案一、名词解释1. 表面活性剂:溶于水中能显著地降低水的表面张力的物质,称为表面活性剂。
2. 接触角:是指在一光滑水平的固体表面上的液滴,在一定的T 、p 下达平衡时,固液界面与气液界面的切线在三相接触点处的夹角(夹有液体)。
3. 表面张力:液体的表面张力定义为沿着液体表面垂直作用于单位长度线段上的紧缩力。
用符号γ表示。
4. 临界胶束浓度:形成一定形状的胶束所需表面活性物质的最低浓度。
5. 吸附:物质在两相界面上自动富集或贫乏的现象称为吸附。
6. 溶液的表面吸附:溶质在溶液表面层(或表面相)中的浓度与在溶液本体(或本相)中的浓度不同的现象,称为溶液表面的吸附。
二、简答题1. 兰格缪尔吸附理论的基本假设是什么在推导BET 公式时,所作的基本假设是什么二者的使用范围如何 兰格缪尔吸附理论的基本假设有四条:(1)固体表面是均匀的;(2)吸附是单分子层的;(3)被吸附分子间无相互作用力;(4)吸附平衡是动态平衡。
兰格缪尔吸附等温式适用于五种常见吸附等温线中的第一种类型。
BET 吸附理论接受了兰格缪尔理论的许多观点,其主要区别在于他们认为吸附可形成多分子层的,而且第二层以后的各层吸附,是相同分子间的相互作用。
吸附热均相等,并相当于该气体的凝聚热。
BET 公式适用于相对压力p/p 0=~范围的吸附。
2. 进行蒸馏实验时,通常在蒸馏瓶中加入少量碎瓷片或沸石类的物质以防止暴沸,试分析其原因。
暴沸现象是由于新相种子(小气泡)难以生成而产生的。
由开尔文公式可知,对小气泡,r<0,|r|越小,气泡内的饱和蒸气压也越小,而附加压力却越大。
在液面下的小气泡须承受的外压力等于大气压力、液体静压力及附加压力三者之和。
在正常沸腾温度下,气泡内的饱和蒸气压远远小于p 外,因此小气泡无法产生。
只有再升高温度,使p r 增大,当达到p mgh p p r ∆++≥0时,液体便开始沸腾。
而一旦气泡生成,它便迅速长大,随之p r 相应增加,p 相应降低,气泡反抗的外压迅速减小,因而液体沸腾激烈,形成暴沸现象。
《材料科学基础》课后习题答案第一章材料结构的基本知识4. 简述一次键和二次键区别答:根据结合力的强弱可把结合键分成一次键和二次键两大类。
其中一次键的结合力较强,包括离子键、共价键和金属键。
一次键的三种结合方式都是依靠外壳层电子转移或共享以形成稳定的电子壳层,从而使原子间相互结合起来。
二次键的结合力较弱,包括范德瓦耳斯键和氢键。
二次键是一种在原子和分子之间,由诱导或永久电偶相互作用而产生的一种副键。
6. 为什么金属键结合的固体材料的密度比离子键或共价键固体为高?答:材料的密度与结合键类型有关。
一般金属键结合的固体材料的高密度有两个原因:(1)金属元素有较高的相对原子质量;(2)金属键的结合方式没有方向性,因此金属原子总是趋于密集排列。
相反,对于离子键或共价键结合的材料,原子排列不可能很致密。
共价键结合时,相邻原子的个数要受到共价键数目的限制;离子键结合时,则要满足正、负离子间电荷平衡的要求,它们的相邻原子数都不如金属多,因此离子键或共价键结合的材料密度较低。
9. 什么是单相组织?什么是两相组织?以它们为例说明显微组织的含义以及显微组织对性能的影响。
答:单相组织,顾名思义是具有单一相的组织。
即所有晶粒的化学组成相同,晶体结构也相同。
两相组织是指具有两相的组织。
单相组织特征的主要有晶粒尺寸及形状。
晶粒尺寸对材料性能有重要的影响,细化晶粒可以明显地提高材料的强度,改善材料的塑性和韧性。
单相组织中,根据各方向生长条件的不同,会生成等轴晶和柱状晶。
等轴晶的材料各方向上性能接近,而柱状晶则在各个方向上表现出性能的差异。
对于两相组织,如果两个相的晶粒尺度相当,两者均匀地交替分布,此时合金的力学性能取决于两个相或者两种相或两种组织组成物的相对量及各自的性能。
如果两个相的晶粒尺度相差甚远,其中尺寸较细的相以球状、点状、片状或针状等形态弥散地分布于另一相晶粒的基体内。
如果弥散相的硬度明显高于基体相,则将显著提高材料的强度,同时降低材料的塑韧性。