下载文档原格式
第十章 界面现象 Interface Phenomena界面(相界面/界面相)：密切接触的两相之间的过渡区(约几个分子的厚度) 界面的类型：气—液、气—固、液—液、液—固、固—固表面 surface界面现象的原因：“表里不一”分散度：比表面 s A m V s a =表面积质量或体积多孔硅胶 300~700 ，活性炭 1000~2000 m 2 . g –1§10.1 表面吉布斯自由能和表面张力一、表面功、表面吉布斯自由能、表面张力液体都有自动缩小其表面积的趋势 γ dA s = δW ΄r = dG T,P 表面功,,B s T P n G A γ⎛⎫∂= ⎪∂⎝⎭ γ 称为比表面吉布斯自由能，单位：J . m –2 ，物理意义：定温定压定组成条件下，系统增加单位表面积时所增加的吉布斯自由能，也即单位面积表面层的分子比相同数量的内部分子所多出来的那部分能量。
如：20℃的纯水，γ = 0.07275 1g (10 –6 m 3) 球形水滴 半径 1 nm 的小水滴 半径 0.62 cm 1 nm 个数 1 2.39 × 1020 表面积 4.83 × 10 – 4 m 2 3.01 × 103 m 2 ΔG = γ ΔA s = 219 J (相当于使这1g 水升温52.4 K)系统比表面越大，能量越高，越不稳定。
粉尘爆炸极限：淀粉/硫磺7mg/L 空气，面粉/糖粉10，煤粉17。
δW΄r = γ dA s = γ .2l d x F δW ΄r = F d x 2F l γ==力总长γ 称为表面张力 surface tension ，单位：N . m –1 ，物理意义：垂直作用于单位长度相界面上的表面紧缩张力。
任意形状自由移动 张开成圆(面积最大) 单位面积的表面功、比表面吉布斯自由能、表面张力：数值、量纲相同，物理意义、单位不同。
二、热力学基本方程(考虑表面功)dU = T dS – p dV + ∑ μB d n B + γ d A sdH = T dS + V dp + ∑ μB d n B + γ d A sdA = – S dT – p dV + ∑ μB d n B + γ d A sdG = – S dT + V dp + ∑ μB d n B + γ d A s,,,,,,,,B B B B s s s s S V n S p n T V n T p n U H A G A A A A γ⎛⎫⎛⎫⎛⎫⎛⎫∂∂∂∂==== ⎪ ⎪ ⎪ ⎪∂∂∂∂⎝⎭⎝⎭⎝⎭⎝⎭三、表面张力的影响因素相互接触的两相物质的性质、温度、压力等。
胶体及界面化学部分概念辨析界面张力与界面自由能（一）二者物理意义完全不同。
虽然界面张力和界面自由能都是由于界面力场的不平衡所至，且都是描述系统的同一性质（描述的角度不同），但不能将二者视为同一物理量的两种称谓。
界面张力是“力”，是向量，界面自由能是“能”，是标量。
它们各自的定义也是分别按力的概念和能量的概念叙述的。
（二）二者量纲实质上相同。
界面张力和界面自由能的单位不同，但二者的单位N.m-1和J.m-2的量纲一致：[J.m-2]=[N.m.m-2]=[N.m-1]。
（三）二者数值完全相等。
证明如下：在一定温度、压力下，对一定量的液体，外界为扩展其表面所消耗的表面功与增加的表面积成正比：，定义比例系数为界面自由能。
（，）从另一角度看，测定长（如图）液膜的外力的结果说明，平衡时，外力F与液膜边界总长2l（液膜有两面）成正比，即，定义比例系数为界面张力（系数）。
外界所做的功等于外力乘液膜移动的距离，。
（2l d x 等于液膜两面增大的总面积d A）对比前式，可见界面自由能和界面张力的数值完全相等。
介稳状态介稳状态亦称亚稳态。
右图是关于介稳状态的一个通俗的力学例子。
图中左球处于稳定状态，给一扰动，球能自动恢复到原来的位置；中球处于不稳定状态，给一扰动，球立刻失去原来的位置；右球处于介稳状态，给一微扰，球能自动恢复到原来的位置，扰动稍大，球迅速失去原来的位置。
由表面现象引起的（相变过程中的）介稳状态有很多种。
（一）过饱和蒸汽。
指已超过系统温度下的饱和蒸汽压，应当凝结而未凝结的蒸汽。
其原因是，蒸汽开始凝结之初形成的微小液滴（新相）曲率极小，而弯曲液面上的蒸汽压与其曲率半径成反比（由Kelvin公式定量描述），即与微小液滴达平衡的蒸汽压（即饱和蒸汽压）比通常液体要大，蒸汽的压力对通常液体已达饱和状态时，对微小液滴却未达饱和状态，因而微小液滴不能生成，系统以过饱和蒸汽的形式存在，处于介稳状态。
从化学势或自由能的角度看，过饱和蒸汽的化学势（或自由能）大于通常情况下该液体的化学势（或自由能），应该有自发凝结的趋势，但由于其化学势（或自由能）小于微小液滴，故不能凝结。
油层物理名词解说1.粒度构成：指构成砂岩的各样大小不一样颗粒的百分含量，常用重量百分数表示。
2.岩石比面：单位体积岩石内岩石骨架的总表面积或孔隙内表面积。
3.孔隙度：岩石中孔隙体积 Vp（或岩石中未被固体物质充填的空间体积）与岩石整体积 Vb的比值。
4.孔喉比：孔隙直径与吼道直径的比值。
5.岩石绝对孔隙度 :岩石的总孔隙度 Va 与岩石表面体积 Vb 之比。
6.岩石的有效孔隙体积：是指在必定压差下被油气饱和并参加渗流的连通孔隙体积。
7. 岩石流动孔隙体积：是指在含油岩石中，流体能在其内流动的孔隙体积Vff 。
对比有效孔隙度：清除了死孔隙和那些为毛管力所约束的液体所占的孔隙，还清除了岩石表面液膜的体积。
8.岩石压缩系数：当油层压力每降低单位压力时，单位体积岩石中孔隙体积的减小值。
9.地层综合弹性压缩系数：地层每降落单位压降时，单位体积岩石中孔隙及液体总的体积的变化值。
10.弹性可采储量：地层压力从原始地层压力 Pi 降落至原油泡点压力 (饱和地层压力 )Pb 时，可采出的流体量。
11.饱和度：储层岩石孔隙中某种流体所占的体积百分数。
12. 原始含油饱和度：油藏投入开发从前多测出的储层岩石孔隙空间中原始含油体积Voi 与岩石孔隙体积Vp 的比值。
13.原始含水饱和度 / 约束水饱和度：油藏投入开发从前储层岩石孔隙空间中原始含水体积Vwi 与岩石孔隙体积 Vp 的比值。
14.当前油气水饱和度：油田开发的不一样期间，不一样阶段所测得的油气水饱和度，也称为含油，含气，含水饱和度。
15.节余油饱和度：跟着油田开发油层能量衰竭，即是经过灌水后还会在地层孔隙中存在着还没有驱尽的原油，他在岩石孔隙中所占的体积分数。
16.岩石绝对浸透率：当岩石所有孔隙中百分百还有某种单相流体，并且流体与岩石不发生化学和物理的作用，发生层流流动时的浸透率。
17.达西定律：单位时间内流体经过多孔介质的流量与加在多孔介质两头的压力差和介质中的截面积成正比，与多孔介质的长度和液体的粘度成反比。
