物理化学第五版上册习题答案

10－1 请回答下列问题：

(1) 常见的亚稳定状态有哪些？为什么产生亚稳态？如何防止亚稳态的产生？

(2) 在一个封闭的钟罩内，有大小不等的两个球形液滴，问长时间放置后，会出现什么现象？

(3) 下雨时，液滴落在水面上形成一个大气泡，试说明气泡的形状和理由？ (4) 物理吸附与化学吸附最本质的区别是什么？

(5) 在一定温度、压力下，为什么物理吸附都是放热过程？

答： (1) 常见的亚稳态有：过饱和蒸汽、过热液体、过冷液体、过饱和溶液。产生这些状态的原因就是新相难以生成，要想防止这些亚稳状态的产生，只需向体系中预先加入新相的种子。

(2) 一断时间后，大液滴会越来越大，小液滴会越来越小，最终大液滴将小液滴“吃掉”， 根据开尔文公式，对于半径大于零的小液滴而言，半径愈小，相对应的饱和蒸汽压愈大，反之亦然，所以当大液滴蒸发达到饱和时，小液滴仍未达到饱和，继续蒸发，所以液滴会愈来愈小，而蒸汽会在大液滴上凝结，最终出现“大的愈大，小的愈小”的情况。

(3) 气泡为半球形，因为雨滴在降落的过程中，可以看作是恒温恒压过程，为了达到稳定状态而存在，小气泡就会使表面吉布斯函数处于最低，而此时只有通过减小表面积达到，球形的表面积最小，所以最终呈现为球形。

(4) 最本质区别是分子之间的作用力不同。物理吸附是固体表面分子与气体分子间的作用力为范德华力，而化学吸附是固体表面分子与气体分子的作用力为化学键。 43 3 31 4 32 r1 33 r2 r1 3 a1

a2 22 2 r2

－r12)

(1?10)1?10 ?9 ?33

－10－6) 2?r2?r4?r ＝

2?58.91?100.1?10 ?6 ?3

2?58.91?100.1?10 ?6 ?3

4?58.91?100.1?10 ?6 ?3 －

－－－ 2?r ＝

2?22.3?105?10 ?5 ?3

＝892 pa ?3 h＝

2?cos?r?g ＝

2?22.3?105?10 ?5 ?1

?789.4?9.8 ＝0.1153 m －

－－

时，计算

(1) 开始形成水滴的半径；

(2) 每个水滴中所含水分子的个数。 解： (1) ln prp ?

2?m ?rrt r＝ 2?m ?rtln 43 prp ＝

2?71.97?10 ?3

?18.0152?10 ?3

997?r?298.15?ln4 3 4 n＝ mlm ＝

1.810?10 ?24

?6.022?10 ?3 23

18.0152?10 ＝61

pr101.325 pr ?

2?m ?rrt ＝

2?1210?10 ?3

?100.0872?10 ?9 ?3

3900?30?10?r?773.15 ＝0.3220 101.325

＝1.3800pr＝139.82 kpa h＇。

w表示，aa＇为油－水界面，油层的深度为

请导出谁在毛细管中上升的高度h与油－水界面张力之间?ow的关系。gh 2? ow

?p(?w??o)g ow

?p(?w??o)g r? r′＝ 2? ow

rcos? 2?cos?r h＝ ＝

cos?

r(?w??o)gr

10－8 在351.45k时，用焦炭吸附nh3气测得如下数据，设v?～p关系符合v?＝kpn方程。

试求方程式v?＝kpn中的k及n的数值。 解：va?k?pn lgva?lg pk?nl g

lgk＝1.0955 k＝12.46；n＝0.6018

(2) chcl3的分压为时6.6672 kpa，平衡吸附量为若干？ 解：(1) 由朗缪尔吸附等温式 v ?? ? v