第十章界面化学思考题答案
1.已知水在两块玻璃间形成凹液面，而在两块石蜡板间形成凸液面。
试解释为什么两块玻璃间放一点水后很难拉开，而两块石蜡板间放一点水后很容易拉开？答：水在两玻璃和两石蜡板间的状态如下图。
水能润湿玻璃，在两块玻璃之间的
水层两端液面呈凹形，故其附加压力方向指向空气，使水层内的压强小于外部大气压强，两者相差2γ/r，即相当于两块玻璃板外受到2γ/r的压力作用，所以要把它们分开很费力。
且两板越靠近，此压力差越大，使两板难以拉开。
石蜡板的情况相反，液体压力p大于外压力，易于拉开。
2.如下图所示，在一玻璃管两端各有一大小不等的肥皂泡。
当开启活塞使两泡相通时，试问两泡体积将如何变化？为什么？
2图3图
答：开启活塞后，大泡将变大，小泡将变小。
活塞关闭时，由于肥皂泡膜产生
附加压力，Δp=p
内－p
外
＝４γ/r.泡的半径r越小，附加压力越大，而大、小泡的
p外是相同的，故小泡内空气压力大于大泡内空气压力。
因此打开活塞后，小泡内空气就流向大泡，导致小泡变成更小。
当小泡收缩至其半径等于玻璃管口半径时的r最小，若再收缩，其曲率半径反而增大。
所以当小泡收缩至其曲率半径与大泡半径相等时，停止收缩。
3.如上图所示，玻璃毛细管A插入水中后，水面上升高度应能超过h，因此推断水会从弯口B处不断流出，于是便可构成第一类永动机，如此推想是否合理？为什么？
答：不合理，由于毛细管上方弯曲，当液面上升到顶端后，又沿弯曲管下降到弯
口B处，液面下降时，由于弯曲部分液体受到重力作用，使凹液面的曲率半径由r增大到r',故附加压力也相应减小到Δp'＝2γ/r ' 。
到B处，Δp'与B处高度的静压力达到平衡，曲率不再变化（仍是凹液面）。
故水滴不会落下。
4.一定量的小麦，用火柴点燃并不易着火。
若将它磨成极细的面粉，并使之分散在一定容积的空气中，却很容易着火，甚至会引起爆炸。
这是为什么？
答：这有两方面原因。
磨成极细的面粉后，比表面积大大增加，磨得越细，其表面能越高，所处的状态就越不稳定，其化学活性也越大，因而容易着火。
这是热力学方面的原因。
另外，由于细粉的比表面很大，着火后，燃烧反应的速率很快，单位时间内放出的热量增多，也易引起爆炸。
5.将水滴在洁净的玻璃上，水会自动铺展开来，此时水的表面积不是变小而是变大，这与液体有自动缩小其表面积的趋势是否矛盾？请说明理由。
答：不矛盾。
液体力图缩小其表面积，是为了降低系统的表面吉布斯函数。
当液体润湿固体，并在固体表面铺展开时，液－固界面和液－气界面都增加了，但固－气界面却缩小了。
由于铺展开时:
γsg> γls + γlg
系统的界面吉布斯函数还是减小了，因此两者不矛盾。
6.为什么泉水，井水都有比较大的表面张力？将泉水小心注入干燥的杯子，泉水会高出杯面？
答：泉水、井水中含有较多的非表面活性物质，如无机盐离子，使表面张力增大。
泉水具有较大的表面张力，不能润湿玻璃杯子，在杯子中形成凸液面，所以将泉水小心注入干燥的杯子，泉水会高出杯面。
7.液滴会自动成球形，固体表面有吸附作用，溶液表面也会有吸附现象。
请给于热力学解释。
答：在一定温度和压力下，系统的吉布斯函数越低越稳定。
G=γA s。
液滴自动成球形是因为相同体积时，球形液滴的表面积最小。
固体和液体表面的吸附作用是因为可通过吸附作用来降低表面的不对称性，降低表面张力，使吉布斯函数降低。
8.一定体积的水，当聚成一个大水球或分散成许多水滴时，相同温度下，两种状态相比，以下性质保持不变的是（B）
A.表面吉布斯函数
B.表面张力
C.比表面
D.液面下的附加压力
9.水平放置的毛细管内装有普通不润湿性液体，当将毛细管右端用冰块冷却时，管内液体将（A）
A.向左移动
B.向右移动
C.不移动
D.左右来回移动
10.一个U形管的两臂直径不同，一端为1×10-3m,另一端为3×10-3m, 水的表面张力为0.072N/m.如用此U形管装上水来测量压力，引入的误差为（B）
A. 72 Pa
B. 192 Pa
C. 96 Pa
D. 288 Pa
11.气固相反应CaCO3(s)=CaO(s)+CO2(g)已达平衡。
在其它条件不变的情况下，若把CaCO3(s)的颗粒变得极小，则平衡（B）
A.向左移动
B.向右移动
C.不移动
D.不确定
12.二元溶液及其溶剂的比表面吉布斯函数分别为γ和γ0，已知溶质的表面过剩Γ＜0，则γ与γ0之间的关系符合以下哪种？（A）
A. γ＞γ0
B. γ=γ0
C. γ＜γ0
D.不确定
13.体温计打碎后，落在水泥地面上的水银基本呈球形，这说明（D）
A. γ汞+γ汞-水泥地面＜γ水泥地面
B. γ汞＞γ水泥地面
C. γ汞＜γ水泥地面
D. γ汞+ γ汞-水泥地面＞γ水泥地面
14.某一温度时，铜粉对氢气的吸附是单分子层吸附，符合兰格缪尔吸附等温式：
试计算1kg 铜粉的饱和吸附量(0.00136m3·kg-1)和吸附系数b(2kPa-1)。