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固体表面的物理化学性质(高温泵)

发布日期: 2011-12-05
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摩擦、磨损多发生在固体表面层,所以研究表面层的物理化学性质很重要。

1.表面(界面)自由能

固体表面层的性质与固体内部的不一样。以裸露在空气中的固体表面为例(图3-13),固体中分子A处于同类分子的包围中,周围分子对它的引力所有方向都是相等的。它处于均匀力场中,作用在其上的合力为零。在表面上的分子B的上方裸露在空气中,固体分子和空气分子对它施加的引力不相等,热水泵 所以,分子B处于不均匀的力场中,它受到一个垂直于固体表面的指向固体内部的引力。要把分子A从内部移到表面,就必须克服这一引力而对分子A作功。根据功能定理,对分子所作的功可转变为分子的势能。这种属于表面势能的总和称为固体与空气相接触时固体表面自由能。单位面积上的表面(界面)自由能称为比表面能,用表示,单位是J/m=N·m/m2=N/m。表面上的分子在指向内部引力的作用下有从表面进入内部的趋势,使表面积尽量缩小,结果在表面切向产生表面张力。表面张力的单位和比表面能单位相同,为N/m

2.固体表面的湿润性、物质的内聚功和吸附功

湿润现象是一种常见的现象。例如水滴在玻璃上(图3-14a)形成凸镜的形状;水滴在石蜡或石墨表面,水就不能铺展而形成扁球状(图3-14b)。液体在固体表面的湿润程度用接触角θ来衡量。

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