。而杨氏方程适用的条件必须为热力学平衡系统。对 的系统，液体

能在固体表面自发展开，但即使达到平衡。对这种系统，杨氏方程不能适用，也不存在接触角

，故只能用

值判断铺展润湿能否自发进行。

5. 设一弯曲玻璃毛细管 A,插入水中后，由于毛细现象，水面上升高度将超过h（见图9-1），因而水滴会从弯口B处不断滴出。这个设想能否实现？为什么?

这个设想如果能实现，即可利用滴下的水滴，推动叶轮作功，系统恢复原状而得到了功，这就是第一类永动机，显然是不可能实现的。从表面化学的规律来分析，玻璃毛细管中的水面呈凹面上方的气相，才使液面升高，若要在管口处形成液滴落下，首先要在弯口 B处形成凸液面，凸液面一旦形成，附加压力的方向则将由原来指相气相转为指向液体内部，则无法保持毛细管内升高的液面了。所以凸液面不可能形成，也就不可能形成液滴落下了。实际的情况将是在最初形成的凹形水面到大毛细管口B处时，由于水面无法继续延伸，为了达到液面两边力的平衡只有改变凹液面的曲率半径r，使产生的附加压力与B处的液柱静压力达到平衡（即

6. 表面活性剂溶液的表面张力 平，即

）。

与浓度曲线如图9-2，当浓度超过某一值后，曲线呈水

。

，是否可由吉布斯吸附公式认为：此时吸附量

故认为其在表面层浓度与体相浓度相等？

这种理解是错误的。表面活性剂溶液在液体表面发生正吸附，并呈定向排列。当浓度超

过某一值后，曲线呈水平，此时表面活性剂分子在液面上的吸附达饱和，因此再增加溶液的浓度 c，表面吸附量不再发生变化。所以，这种情况下，以单个分子形式存在的体相中缔和形成胶团，溶液的表面张力也不再发生变化。所以，这种情况下，以单个分子形式存在的体相浓度与表面浓度之差为一定值，即

，而不是0。

7. 进行蒸馏实验时，通常在蒸馏瓶中加入少量碎瓷片或沸石类的物质以防止爆沸，试分析其原因。

暴沸现象是由于新相种子（小气泡）难以生成而产生的。由开尔文公式可知，对小气泡，

越小，气泡内的饱和蒸气压液越小，而附加压力却越大。在液面下的下气泡需承受

的外压力等于大气压力，液体静压力及附加压力三者之和。在正常沸腾温度下，气泡内的饱和蒸气压远远小于

，因此小气泡无法产生。只有再升高温度，使p增大，当达到

相应增

时，液体便开始沸腾，而一旦气泡形成，它便迅速长大，随之

加，

相应降低，气泡反抗的外压迅速减小，因而液体沸腾激烈，形成暴沸现象。为了

防止暴沸发生，可以先在液体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。

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？

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（图 9.2.3）。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9.2.10所示。当在管右端加热时，管中液体各向哪一端流动？

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（见图9.2.10中箭头）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？

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

（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。