表界面每章重点

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1、每章重点第一章3、固体材料表面上可以发生哪五种结构和成分变化？答：弛豫、重构、台阶化、吸附、偏析5、在讨论实际问题时，为什么表面能取决于表面自由能？对于液体来说，用它们的量纲 说明，表面张力与表面能在数值上是相等的。答：Es=Fs+TSs，实验结果表明，由表面熵决定的表面束缚能TSS远远小于表面自由 能FS,因此在讨论实际问题时，可以忽略表面束缚能对表面能的贡献，即表面能取决 S于表面自由能对于液体来说，表面张力与表面能在数值上相等同。(mN/m=mJ/m2=mN m/m2)第二章2、单位体积物体所具有的表面积称为比表面，对于半径为r的球形颗粒、边长为L的 立方体，分别求出它们的比表面。(比表

2、面：单位体积的物质所具有的表面积有改动/ (1)半径为r的球形颗粒，其比表面为：S= 3 / r 证明：球形颗粒的表面积Sr=4 n rA2 球形颗粒的体积Vr=4/3 n rA3故，比表面：S=Sr / Vr = 3 / r(2)质量为m、密度为p的球形颗粒的比表面：证明:S= 34兀p3mm4兀r3即:、丄3丿Sr =4兀pI 3m丿4兀p I 3m丿有改动/(3)边长为L的立方体的比表面：S =证明：面积S二6L2，体积V二LLc S6 L26比表面:S = L =VL3l(4)质量为m、密度为P的立方体的比表面:13(证明方法同上)4、弯曲面的附加压力Ap与液体表面张力和曲率半径之间存

3、在怎样的关系？若弯曲面为 球面，平面又怎样？仃1)、答： 关系为：Laplace方程AP =b + (记住公式)(r r丿、1 22(2)球面 r r Ap 一12r(3)平面r rAp 0 即跨越平面没有压差1 26、水蒸气迅速冷却到25C时会发生过饱和现象。已知25C时水的表面张力=7149mN/m，当过饱和水蒸气压为水的平衡蒸气压4倍时，开始形成水滴的半径。p 2cV 2oM解：用Kelvin公式计算：RT ln (请大家把这个公式记住，会考大题p r pr的)P为过饱和蒸气压，P为平衡蒸气压 有改动25C 是 水 的p密1度00 kg m3注意20C 是水的 p密 9度8.2kg： m

4、3注意有时不会告诉水S所密以度大家记住已知p1000 kg m3; c 71.49 xl0 -3 Nm; M 18 x10-3 kg mol C主意 M 的单位） T （25 + 273）K 298K; 丄4; R 8.314 J（mol - K）p02cM2 x 71.49 x10-3 x18 x10-3r 7.5 x10-10 mpRTln p1000x 8.314 x 298 x ln4例题 在20匸下*若水的密度为p = 99& 2 kg/m3,表面张力为72, 8 X 103 N/m,若水 滴半径为10 cm,求水的过施和度.解 用Kglvin公式计算：灯上=型二鑿 Po r pr已

5、知:p 二 998, 2 kg/m3 j(7 72. 8 X 10：f N/m； M = 18 g/mol = 18 X 10_J kg/molr - 10 cm = lfT8 mj T- (20 + 273)K 工 293 K； J?-= 8.314J/(mol K)i P_ _ 2 X 72.8% KT，X 18X gv _ n in7SJn 仇 _ 8.314X293X998. 2 X10-s 107 8po善:水的过饱和度为11*4%。7、乙醇的表面张力符合公式u=72-05c+02c2, c是乙醇的浓度（mol/L）,温度为25C,计算 05mol/L乙醇溶液的表面超量。解：Gibb

6、s吸附等温式RT de（记住公式）2 T=0.4e 0.52e丿 2Z厂 i =(0.4e 0.5)=-z2RTC青大家注意马的单位mol m 我将“molm-2” 改为“molm0.58.314 x 298mol m2”x(0.4 x 0.5 0.5)= 6.05 x 10-5 Co” m 2)有改动8、试比较二维理想气体定律和理想气体状态方程的异同。答：需要掌握：二维理想气体定律是二维理想气体定律是在表面压力较小的情况下成立三维理想气体方程nA= RTpV = RT忽略了分子间相互作用力，利用理想化模型进行推导表面压较小的情丨低压、高温条件下 况下成立1=1III成立第三章3、用活性炭吸附

7、CHC13，符合Langmuir吸附等温式，在0C时的饱和吸附量为 938dm3/kg0已知CHCl3的分压为134kPa时的平衡吸附量为825dm3/kg。试计算CHCl3 的分压为6.67kPa时的平衡吸附量。解：Langmuir吸附等温式：bp1 + bpV代表表面上吸满单分子层气体时的吸附量（也可称为平衡吸附量），V代表压力为p时 m的实际吸附量（也称饱和吸附量），饱和吸附量不随压强的改变而改变。理解这句话P = 13.4kPa V = 93.8dm3： kg V = 82.5dm3, kgm9= = - 即825 = 13.4p解得：b = 5.45X10-4 错的V1 + bp93

8、.8 1 +13.4 pm改: 9= = - 即825 = 13.4b 解得：b = 5.45X10-4V 1 + bp 93.81 + 13.4bm当 P = 661 kPa 时，bp1 + bp即佐=岛 解得：V= 7356叽檢做题时注意单位这题有改动第四章3、20C时水的表面张力为728mN/m,汞的表面张力为484mN/m,而汞-水的界面张力为375mN/m,请判断：（1）水能否在汞的表面上铺展开？（2）汞能否在水的表面上铺展开？解：（1）S = co= 484 72.8 375 = 35.2mN mL S HgH2O HgHO因此，能铺展总结:S =gg g二 72.8 - 484

9、- 375 = 785.2 mN mL SH2OHgH2O Hg因此，不能铺展1、Young 方程：g g =g Cos0SG SL LGDepre方程:有改动W =g g g=g G + Cos0)错的SL SG SL LG LG改为：W =g g +g =g Q+Cos亠SL SG SL LG LG2、润湿过程分为：黏附润湿，浸湿和铺展润湿3、三种润湿发生的条件：黏附润湿的黏附功：w =g g +g 0,a SG SL LG即：W =g G + Cos0) 0a LG浸湿的黏附张力：A = g g 0即：A = g Cos0 0SGSLLGZisman提出临界表面张力铺展系数:一系列测试液

10、在某固体表面上cosG与g之间存在着 /、 LVS =g -g g 0 即：S/=g线性关系。若测试液是同系物，则cost对GL呈直线，此直线与cos0=1的交点的横坐标LV 即为临界表面张力临。A Sls 若测试液不是同系物，则往往得到一条离散的直带或一条曲线，直带中最低的那根线与 cos0=1的交点的横坐标定为不临界表面张力为浸润，0越小润湿越好。当平衡接触角0 =0 或不存在时为铺展。G + Cos0)= Ag 0把以上理解记住4、为什么说铺展是湿润的最高形式？答：三种润湿可依次表示为：WaASL/S。换言之，若SL/S20,必有WaA0, 即凡能铺展润湿的必能粘附润湿与浸湿，铺展是湿润

11、程度最高的一种润湿。第五章3、临界表面张力是否等于固体的表面张力？为什么？答：固体的临界表面张力等于对该固体接触角恰好为零的液体的表面张力，即：g =g g -n，故临界表面张力a C总是比固体表面张力a s小cS SL eg+nSL e了解:第十章7、复合材料界面力学性能表征有哪些方法？用单丝模型和宏观力学性能测试 复合材料的界面力学性能各有什么优缺点？答：界面力学性能表征方法可归纳为两大类：一是常规材料力学实验法，如短梁 弯曲、层间剪切等。二是单丝模型法，如单丝拔脱试验法、断片试验法、 界面粘接能测试。单丝模型法：优点：排除了其它非主要因素的干扰，直接研究纤维与基体的 界面。缺点：试验材料

12、与实际材料差异很大。宏观力学性能测试：优点：方法简便易行，试验材料与实际材料很接近。 缺点：材料在常规宏观力学性能测试中的破坏不完全是 界面破坏过程，而是多种破坏因素的综合结果， 不利于研究界面的微观破坏过程。8、什么是化学键理论？化学键理论有什么缺陷？举例说明化学键理论在碳 纤维表面处理中的应用。答：化学键理论：化学键理论认为要使两相之间实现有效的粘接，两相的表 面应含有能相互发生化学反应的活性基团，通过官能团的反应以化学键结合形成 界面。若两相之间不能直接进行化学反应，也可通过偶联剂的媒介作用以化学键 互相结合。缺陷：不能解释以下现象： 有些偶联剂不含有与基体树脂起反应的活性基团，却有较好的处理效果。 偶联剂在增强纤维表面是多分子层结构，而并非化学键理论所说的单分子 层结构。 基体树脂固化时热应力松弛现象。碳纤维、有机纤维的表面处理是化学键理论的应用实例：在表面氧化或等离子、辐射等处理过程 中，在纤维表面产生了羧基（一COOH）、羟 基（一0H）等含氧活性基团，提高了与环氧 等基体树脂的反应能力，使界面形成化学键， 大大提高了黏结强度。