第九章 界面现象-习题 联系客服

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中加入一些素烧瓷片或沸石因为这些多孔隙物质能提供新相种子(小气泡),使液体过热程度大大降低。

8.为什么表面活性剂能大大地降低水的表面张力。

答:因为表面活性剂分子是由亲水的极性基团(如

等)和憎水的非极性基团(如碳氢基团)

组成的有机化合物,极性基团与水分子的吸引力远小于水分子之间的吸引力,故它的存在有利于其在水中的均匀分布;非极性基团与水分子的吸引力远小于水分子之间的吸引力,故它的存在有利于表面活性剂分子聚集在溶液表面或水-油两相界面,因此当表面活性剂溶于水时将会吸附在水的表面上,采取极性基团向着水,非极性基团指向空气(或油相)的表面定向排列使水和另一相的接触面减小,从而引起水的表面张力显著降低。

9.两块平板玻璃在干燥时,得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:因为水能润湿玻璃,所以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

,附加压力的作用是使两块玻

璃的内外两侧受压不等,与水接触的内侧压力较小,与空气接触的外侧所受压力较大故水层周围凹液面处的附加压力使两块玻璃更难分开。 10.在两只水平放置的毛细管中间皆装有一段液体,(a)管中的液体对管壁完全润湿;(b)管中的液体对管壁完全不润湿,如图所示。当在管右端加热时,管中液体各向哪一端流动?

答:当在右加热时,右端的毛细管膨胀,由

可知,上述两因

素皆使加热端的附加压力在数值上变小,而破坏原来的平衡。由于两管中附加压力方向不同,使(a)管中的液体向冷端移动,(b)管中的液体向热端移动。

11.在半径相同的毛细管下端有两个大小不同的圆球形气泡,如图所示。试问将活塞C关闭,A及B打开会出现什么现象?

答:两气泡联通后,由于弯液面附加压力的作用,大气泡会变得更大,小气泡变得更小,直到小气泡收缩至毛细管口,其液面的曲率半径与大气泡相等时为止。

12.解释下列各种现象及原因:

(1).四氯化碳和水混合均匀静置放置后会自动分层; (2)汞液滴或空气中气泡通常呈球形;

(3)粉尘大的工厂或矿山容易发生爆炸事故

(4)矿泉水注入玻璃杯中,水面可略微高出杯口; 答:(1)四氯化碳和水混合均匀后的油水体系,静置后自动分层是液体自动缩小表面界面积的现象,四氯化碳和水混合均匀后,形成了一种以小液滴的形式分散在另一种液体中的多相分散系统,相之间的表面积很大,表面吉布斯函数很高,处于热力学不稳定状态,因此系统会自动缩

小表面积而使体系趋于稳定。

(2)汞液滴或空气中气泡呈球形边是液体自动缩小表面积的现象,对于液滴由于体积一定时,球形液体表面积最小,若液滴形成凸凹不平衡的不规则的表面时,在凸凹处受到相反方向的附加压力作用,在这些不平衡力的作用下,自会形成球形,体系处于稳定状态。

(3)粉尘是由分散程度不同的固体颗粒所构成的分散系统,若在一定温度下,悬浮在空气中粉尘遇到明火,撞击等不安全因素,就会燃烧或爆炸。

(4)矿泉水中含有无机盐离子,这类离子使水的表面张力增大,因而增大了水与玻璃壁的接触角,

使水面略高出杯口。