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第十章界面现象请回答下列问题：（1）常见的亚稳定状态有哪些？为什么会产生亚稳定状态？如何防止亚稳定状态的产生？解：常见的亚稳定状态有：过饱和蒸汽、过热或过冷液体和过饱和溶液等。
产生亚稳定状态的原因是新相种子难生成。
如在蒸气冷凝、液体凝固和沸腾以及溶液结晶等过程中，由于要从无到有生产新相，故而最初生成的新相，故而最初生成的新相的颗粒是极其微小的，其表面积和吉布斯函数都很大，因此在系统中产生新相极其困难，进而会产生过饱和蒸气、过热或过冷液体和过饱和溶液等这些亚稳定状态，为防止亚稳定态的产生，可预先在系统中加入少量将要产生的新相种子。
（2）在一个封闭的钟罩内，有大小不等的两个球形液滴，问长时间恒温放置后，会出现什么现象？解：若钟罩内还有该液体的蒸气存在，则长时间恒温放置后，出现大液滴越来越大，小液滴越来越小，并不在变化为止。
其原因在于一定温度下，液滴的半径不同，其对应的饱和蒸汽压不同，液滴越小，其对应的饱和蒸汽压越大。
当钟罩内液体的蒸汽压达到大液滴的饱和蒸汽压时。
该蒸汽压对小液滴尚未达到饱和，小液滴会继续蒸发，则蒸气就会在大液滴上凝结，因此出现了上述现象。
（3）物理吸附和化学吸附最本质的区别是什么？解：物理吸附与化学吸附最本质的区别是固体与气体之间的吸附作用力不同。
物理吸附是固体表面上的分子与气体分子之间的作用力为范德华力，化学吸附是固体表面上的分子与气体分子之间的作用力为化学键力。
（4）在一定温度、压力下，为什么物理吸附都是放热过程？解：在一定温度、压力下，物理吸附过程是一个自发过程，由热力学原理可知，此过程系统的ΔG<0。
同时气体分子吸附在固体表面，有三维运动表为二维运动，系统的混乱度减小，故此过程的ΔS<0。
根据ΔG=ΔH-TΔS可得，物理吸附过程的ΔH<0。
在一定的压力下，吸附焓就是吸附热，故物理吸附过程都是放热过程。
在K及下，把半径为1×10-3m的汞滴分散成半径为1×10-9m小汞滴，试求此过程系统的表面吉布斯函数变为多少？已知汞的表面张力为·m-1。
物理化学第六版第十章界面现象课后思考题
（原创版）
目录
1.物理化学第六版第十章界面现象概述
2.课后思考题解答
正文
一、物理化学第六版第十章界面现象概述
物理化学第六版第十章主要讲述了界面现象，界面现象是指发生在两种不同相（如固相与液相、液相与气相等）之间的物理化学现象。
在这一章中，我们学习了界面张力、表面能、润湿现象等相关知识。
通过学习这些内容，我们可以更好地理解不同相之间的相互作用，从而为实际应用提供理论基础。
二、课后思考题解答
课后思考题 1：请简述界面张力的概念及其对界面现象的影响。
答：界面张力是指作用在液体界面上的力，使得液体表面有缩小的趋势。
界面张力的大小取决于液体的性质以及液体之间的相互作用。
界面张力对界面现象有重要影响，它决定了液体滴的形成、液滴的合并以及液体在固体表面的展开等过程。
课后思考题 2：请举例说明表面能的概念，并分析其在实际应用中的意义。
答：表面能是指在标准状态下，将一个物质的表面从完美晶体变为实际表面所需要的能量。
表面能可以通过吉布斯吸附等温线来测量。
在实际应用中，表面能对材料的润湿性、腐蚀性以及催化活性等方面具有重要意义。
课后思考题 3：请简述润湿现象及其分类。
答：润湿现象是指液体在固体表面上的展开过程。
根据液体在固体表面上的行为，润湿现象可分为三种类型：附着润湿、铺展润湿和毛细润湿。
润湿现象对涂料、粘合剂等材料的性能有重要影响。
通过学习物理化学第六版第十章界面现象，我们可以深入了解不同相之间的相互作用，为实际应用提供理论基础。
物理化学第六版第十章界面现象课后思考题摘要：1.物理化学第六版第十章界面现象概述2.课后思考题解答正文：一、物理化学第六版第十章界面现象概述物理化学第六版第十章主要讲述了界面现象，这是物理化学中的一个重要内容。
界面现象是指两种或多种物质相互接触时，由于它们之间的相互作用力不同，会发生的一系列现象。
这些现象包括表面张力、接触角、界面电荷等。
本章主要通过讲述这些现象，使读者了解并掌握界面现象的基本概念和相关知识。
二、课后思考题解答1.问题一：请简述表面张力的概念及其产生原因。
答：表面张力是指液体分子之间的相互作用力。
当液体与气体接触时，液体表面层的分子受到气体分子的吸引，使液体表面层的分子间距大于液体内部分子间距，从而使液体表面形成一个收缩的趋势。
这种使液体表面有收缩趋势的力称为表面张力。
2.问题二：请解释接触角的概念，并举例说明。
答：接触角是指液体与固体接触时，液体与固体的界面形成的角度。
接触角可以用来判断液体与固体的亲水性或疏水性。
当接触角小于90°时，液体与固体呈亲水性；当接触角大于90°时，液体与固体呈疏水性。
例如，水滴在玻璃板上时，水滴与玻璃板接触角大于90°，说明水与玻璃呈疏水性。
3.问题三：请简述界面电荷的概念及其产生原因。
答：界面电荷是指在两种介质接触的界面上，由于介质的极性不同，会产生电荷分布的现象。
当两种介质接触时，如果它们的极性不同，就会在接触界面上产生正负电荷。
这些电荷称为界面电荷。
例如，当金属与非金属接触时，由于金属表面的电子与非金属表面的电子互相转移，会在接触界面上产生界面电荷。
通过以上解答，我们可以更好地理解物理化学第六版第十章界面现象的相关知识。
第十章复习题
1、按润湿程度的深浅或润湿性能的优劣一般可将润湿分为三类：（）、（）和（）。
2、物理吸附的作用力是（）；化学吸附的作用力是（）。
3、液态系统产生过冷、过热及过饱和现象的主要原因是（）。
4、从分子结构的观点看，表面活性物质的分子中都同时含有（）基团和（）基团。
5、常见的亚稳状态有（）、（）、（）以及
（）等。
6、对于理想的水平液面，其值为零的表面物理量是（ D）。
(A) 表面能 (B) 比表面吉布斯函数
(C) 表面张力 (D) 附加压力
（答案提示：D。
2
p
r
ο
∆=对于平面，r→∞。
）
7、表面张力是物质的表面性质，其值与很多因素有关，但是它与下列因素无关
(A) 温度(B) 压力(C) 组成(D) 表面积。
8、某温度压力下，有大小相同的水滴、水泡和气泡，其气相部分组成相同，见图。
它们三者表面吉布斯函数的大小为（）。
A、Ga = Gc < G b；
B、Ga = G b = Gc；
C、Ga < G b < Gc；
D、Ga = Gc> G b。
9、微小固体颗粒在水中的溶解度应（ C ）。
A 与颗粒大小成正比；
B 与颗粒大小无关；
C随表面张力增大而增大；D 与固体密度成正比
10、一个玻璃毛细管分别插入25℃和75℃的水中，则毛细管中的水在两不同温度水中上升的高度（ B ）。
h=2γcosθ/rρg
A、相同；
B、25℃水中高于75℃水中；
C 、75℃水中高于25℃水中；D、无法确定。
11、在一密闭容器内，放有大小不等的圆球形小水滴，经放置一段时间后，会出
现的现象是（ C ）。
A 小水滴变大，大水滴变小，直至大小水滴半径相等；
B 水滴大小变化无规律；
C小水滴变小，直至消失，大水滴变得更大；
D 大小水滴保持原来的半径不变。
12、常见的一些亚稳现象都与表面现象有关，下面的说法正确的是（ D ）。
A) 过饱和蒸气是由于小液滴的蒸气压小于大液滴的蒸气压所致；
B) 过热液体形成的原因是新相种子小气泡的附加压力太小；
C) 饱和溶液陈化，晶粒长大是因为小晶粒溶解度比大晶粒的小；
D) 人工降雨时在大气中撒入化学物质的主要目的是促进凝结中心形成。
13、物理吸附和化学吸附有许多不同之处，下面的说法中不正确的是（B）。
(A) 物理吸附是分子间力起作用，化学吸附是化学键力起作用；
(B) 物理吸附有选择性，化学吸附无选择性；
(C) 物理吸附速率快，化学吸附速率慢；
(D) 物理吸附一般是单分子层或多分子层，化学吸附一般是单分子层。
提示：正确的说法是物理吸附无选择性，化学吸附有选择性。
14、表面现象在自然界普遍存在，但有些自然现象与表面现象并不密切相关，例如（ D）。
(A) 气体在固体上的吸附； (B) 微小固体在溶剂中溶解；
(C) 微小液滴自动呈球形； (D) 不同浓度的蔗糖水溶液混合。
15、液体在毛细管中上升或下降，主要与下列哪个因素有关？（ C. ）
A. 表面张力；
B. 附加压力；
C. 液体是否润湿毛细管；
D. 毛细管半径。
16、下列现象中，与附加压力的存在无关的是（D）。
A.难以将两块干净沾有水滴的平板玻璃分开；
B.蒸馏时在液体中加入沸石，防止液体过热；
C.硅胶作干燥剂用，吸附空气中的水蒸气；
D.活性炭吸附溴蒸气。
17、下列摩尔浓度相同的各物质的稀水溶液中，哪一种溶液的表面发生负吸附（ A ）。
(A) 硫酸； (B) 己酸； (C) 硬脂酸； (D) 苯甲酸。
18、溶液表面的吸附现象和固体表面的吸附现象的明显区别是（ C ）。
(A) 固体表面的吸附量大，溶液表面的吸附量小；
(B) 溶液表面的吸附量大，固体表面的吸附量小；
(C) 溶液表面可以产生负吸附，固体表面不产生负吸附；
(D) 固体表面的吸附与压力有关，溶液表面的吸附与压力无关。
19、在一个封闭的钟罩内，有大小不等的两个球型汞滴，问长时间恒温放置后， 会出现什么现象？为什么？
答：长时间恒温放置后，小液滴将全部消失，系统中汞成一大汞滴。
由开尔文公式可知，在一定温度下当气液两相达平衡时，液滴越小，饱和蒸气压越大，当大小汞滴共存时，必然存在：P(大)<P ※<P(小), 所以小汞滴不断蒸发而变小,汞蒸气在大汞滴上不断凝结,因而使其变大. 长时间放置后，小液滴将全部消失，系统中汞成一大汞滴。
20、两块平板玻璃在干燥时，叠放在一起很容易分开。
若在其间放些水，再叠放在一起，使之分开却很费劲，这是什么原因？
答：由于水能润湿玻璃，则在两块玻璃之间水层的四周皆呈凹液面。
凹液面处产生一指向空气的附加压力ΔP ，因此使两块玻璃的内外两侧受压不等，与水接触的一侧压力较小，与空气接触的另一侧所受压力较大，所以两块玻璃难以分开。
21、为什么硅胶可以做干燥剂？
答：硅胶属多孔性物质，具有很大的内表面，可看作内含许多毛细管，水能润湿管壁，且液面曾凹面，相同温度下凹面的饱和蒸气压恒低于平液面，因此在某温度下，蒸汽对平液面尚未达到饱和，但对在毛细管内的凹液面来讲，可能达到过饱和状态，这时蒸气在毛细管内将凝结成液体，而达到使空气干燥的目的。
22、 在一定温度、压力下，为什么物理吸附都是放热过程？
答：物理吸附时，吸附剂与吸附质分子之间以范德华引力相互作用。
一定量的气体在固体表面上的恒温恒压吸附过程为一自动进行的过程，故过程的表面吉布斯函数变
G P T ,∆（表）< 0；
因气体分子为三维平动子，它吸附在固体表面上至少要降低一个平动自由度，是混乱程度降低的过程，故过程的熵变0,<∆S P T ；
因为是恒温恒压吸附过程，且0/=W ，故
G H Q P T p ,∆=∆=（表）0,<∆+S T P T
23、19℃时，丁酸水溶液的表面张力可表示为：γ=γ0-aLn(1+bc),γ0为纯水的表面张力，a,b 为常数。
（1）导出吸附量Γ与浓度c 的关系式；（2）讨论丁酸在水表面上的吸附等温线应具有什么形状？由此可得出什么结论？
答：（1）Γ=-（c/RT ）.(dγ/dc) ，
(dγ/dc)=-ab/1+bc,
Γ=-（c/RT ）[-(ab/1+bc)]=abc/RT(1+bc)
当C 很小时，bc<<1, Γ=abc/RT, Γ与C 成正比，为直线关系；
当C 很大时，bc 》1, Γ=abc/RTbc=a/RT, T 一定，Γ不随C 增大而变化，为定值。
C不大也不小时，Γ与C关系为曲线。
（2）吸附等温线为L型，则属单分子吸附。
24、粉磨过程中使用表面活性剂为何能够提高粉碎效率？
答：
（1）粉磨过程是比表面积增大，表面能量升高的过程。
颗粒越微小，比表面积越大，表面吉布斯函数就越高，系统则处于高度不稳定状态。
在没有表面活性物质存在的情况下，有颗粒变大，表面积变小，以降低系统表面吉布斯函数的自发趋势。
使用表面活性剂后，它将很快自动吸附到固体颗粒表面并定向排列，使固体颗粒表面张力明显降低，使系统表面吉布斯函数减小。
（2）表面活性物质还可自动渗入到细微裂缝中，如同在裂缝中打入一个“楔子”，起到一种“劈裂”作用，使颗粒裂缝加大或颗粒分裂。
多余的表面活性物质分子，很快吸附在这些新生的表面上，以防止裂缝的愈合或颗粒相互间粘聚。
（3）由于表面活性物质定向排列在颗粒表面上，非极性碳氢基朝外，使颗粒不易接触、表面光滑、易于滚动……等等，这些都有利于粉碎效率的提高。
25、若天空中的小水滴要起变化，一定是其中大水滴进行蒸发，水蒸气凝结在小水滴,使大小不等的水滴趋于相等。
对吗？为什么？
答：不对。
根据开尔文公式
2
ln r
p M
RT
p r
σ
ρ
=小水滴的蒸气压较大，因此应
为小水滴蒸发，水蒸气凝结在大水滴上，使大水滴变得更大，最后小水滴消失。
26、在装有部分液体的毛细管中，当在一端加热时，问润湿性（左图）和不润湿性（右图）液体分别向毛细管哪一端移动？
答：当在图中右端加热时，润湿性液体（左图）将向左移动；而不润湿性液体（右图）将向右移动。
因为表面张力随温度的升高而降低，润湿性液体（左图）两弯曲液面的附加压力分别指向管的左右两端，当右端加热时，右端的附加压力降低，因此液体将向左移动；而不润湿性液体（右图）因两附加压力指向液体内部，则右端加热时，液体移动方向正好相反，向右移动。
