材料表界面范围

内容发布更新时间 : 2025/6/18 0:05:03星期一 下面是文章的全部内容请认真阅读。

第一章 绪论

名词解释: 表、界面;物理表面

表界面是指由一个相到另一个相的过渡区域。

物理表面:三维规整点阵到体外空间之间的过渡区域;厚度随材料种类而异,从一个到多个原子层不等。 基本知识点:

1、表、界面现象的研究对象通常为具有多相性的不均匀体系,即体系中一般存在两个或两个以上不同性能的相。

2、表界面指相与相之间的过渡区域,因此表界面区的结构、能量、组成等都呈现连续的梯度变化。

3、按照扩散的微观机制可将表面扩散分为两类:自扩散和互扩散。

4、固体中的扩散是通过原子的随机运动进行的,因此扩散的前提是有可供原子运动的空间。 5、扩散过程的微观机制是缺陷的运动。

6、晶界迁移是重要的界面扩散传质现象,可由不同的驱动力引起;晶界迁移的特点与处于一定能量状态的晶界原子结构特点密切相关,其过程的本质是晶界能量的下降。 公式:

第二章 液体界面

名词解释: 表面张力:液体表面任意二相邻部分之间垂直于它们的单位长度分界线相互作用的拉力表面

自由能:广义,保持相应的特征变量不变,每增加单位表面积时,相应热力学函数的增值。狭义,保持温度、压力和组成不变,每增加单位表面积时,Gibbs自由能的增加值称为表面Gibbs自由能,或简称表面自由能或表面能。

特劳贝(Traube)规则;在同系物溶液中,欲使表面张力降低得一般多,所需溶液浓度因分子中每增加一个亚甲基-ch2-而减少为原来的三分之一。

基本知识点:

1、表面张力本质上是由分子间相互作用力,即范德瓦尔斯力产生的; 2、表面张力产生的根本原因是分子间相互作用力不平衡引起的; 3、处在液体表面层的分子与其内部分子所受力场相同(错);

4、气液界面的分子净受到指向液体内部的引力,该引力主要是范德华力;(对) 5、由于系统的能量越低越稳定,所以液体表面有自动收缩的能力;(对)

6、表面弯曲的液体在表面张力的作用下,表面上承受着附加压力,且方向总是指向液体内部;(错)

7、跨过平液面不存在压差;(对)

8、毛细管法测液体表面张力时,要求毛细管被所测液体完全浸润。(错)

9、Kelvin公式表明:液滴的半径越小,其蒸汽压越大;气泡的半径越小,其蒸汽压越小。 10、利用毛细管法测液体表面张力时,当毛细血管浸在液体中,若液体能浸润管壁,则会发生毛细上升现象,液面呈凹月形;若液体不能浸润管壁,则液面下降呈凸液面。 11、跨过一个平表面不存在压力差,而跨过曲面必然存在压力差。(对) 12、弯曲表面,△P与表面张力成正比,而与曲率半径成反比;(错)

13、人工降雨利用凸液面饱和蒸气压大于平液面蒸气压的原理,向云层提供凝结中心达到降雨目的;(对)

简答题:

1、应用Kelvin公式解释以下现象:①人工降雨;②过热液体;③过饱和溶液。 根据公式:

(1)当空气中的水蒸气凝结时,首先形成非常小的液核,在液核存在的基础上继而长大形成大的液滴,从而发生水蒸气的凝结。初始形成的液核半径非常小,对应的饱和蒸气压远

远大于平液面水的饱和蒸气压,液核很难形成,空气中水蒸气过饱和。空气中存在凝结中心时,如灰尘,会使水滴初始凝结曲率半径变大,当相应的饱和蒸气压小于高空中有的水蒸气压力时,蒸汽会凝结成水。人工降雨是利用这种原理,通过向云层中的过饱和水气提供凝聚中心以达到人工增雨的目的。

(2)液体沸腾时在液体表面进行气化,而且在液体内部要自动形成小气泡。根据开尔文公式

对于这样的气泡其饱和蒸气压小于平面液体的饱和蒸气压,而且气泡半径越小,泡内饱和蒸气压越小。在沸点时,最初形成的半径极小的气泡内的饱和蒸气压远小于外压,因此在外压的压迫下,小气泡难以形成,以致液体不易沸腾。 (3)公式:

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