百度搬子莫来,要通俗的解释再还有(可以不答,算补充的):解释下超流水或者超疏水的效果支持,可以归类在荷叶这种东西吗?那么跟表面能有何关系/?表面能、表面张力。是不是还有相关概
来源:学生作业帮助网 编辑:六六作业网 时间:2024/11/18 10:36:49
百度搬子莫来,要通俗的解释再还有(可以不答,算补充的):解释下超流水或者超疏水的效果支持,可以归类在荷叶这种东西吗?那么跟表面能有何关系/?表面能、表面张力。是不是还有相关概
百度搬子莫来,要通俗的解释
再还有(可以不答,算补充的):解释下超流水或者超疏水的效果支持,可以归类在荷叶这种东西吗?
那么跟表面能有何关系/?
表面能、表面张力。是不是还有相关概念,如果有求麻烦一并科普
表面电势又是什么东东
百度搬子莫来,要通俗的解释再还有(可以不答,算补充的):解释下超流水或者超疏水的效果支持,可以归类在荷叶这种东西吗?那么跟表面能有何关系/?表面能、表面张力。是不是还有相关概
1.表面能和表面张力从定义上来看是不同的东西,但是可以证明等价.
1.1 表面能是这样子的:
假如一个物体具有A的表面,具有一定的Gibbs自由能G.相同温度,相同压强下,如果其表面积A有了一个dA的增量,那么,其Gibbs自由能也会有一个增量dG.称dG/dA为表面能γ.显然,γ也是一个T、p的函数.再通俗地说,表面能就是增加单位面积Gibbs自由能的增量.表面能γ量纲为J/m^2.
(有的定义用的不是Gibbs自由能,而是内能.没有本质区别.)
1.2 张力是这样子的:
假定一个物体的表面上,取一条线的质点出来进行研究,会发现,这条线实际是受力的,受到了平行于表面、垂直于线的两侧的两个拉力F.单位线长上受力F叫做表面张力γ.表面张力γ量纲为N/m.
1.3 (发现没有,表面能和表面张力量纲都是一样的!)下面证明,表面能就是表面张力.为了证明中区分二者,表面能用γE表示,表面张力用γf表示.
假定在刚才的表面质点线的模型中,两侧的表面张力强行把这条线拉成了一个口子(就像拉开一个伤疤一样的),考虑dl长度的一段微分线段上,被拉裂的宽度为ds,则根据做功公式,有
δW = Fds = (γf)dlds = γf dA
另一方面,不考虑热交换,则根据热力学第一定律,恒压条件下,有
dG = δW = γf dA
把dA除过去,则得到了表面能定义式
γE = dG/dA = γf
可见,表面能和张力就是一个东西,所以不再做字母区分,统一用γ表示
2.超疏水
2.1 接触角(其实我个人觉得这个模型有问题……)
看一个接触角的概念.假设一个液滴落到了固体上,这个时候就出现固液气三相了,分析三相交界处,如图所示定义一个接触角θ.根据水平面受力平衡,则可以得到:
γ(sv) = γ(sl) + γ(lv)cosθ
这里,s是固态,l是液态,v是气态.
所以cosθ = [γ(sv) - γ(sl)]/γ(lv)
2.2 浸润和疏水
当θ充分小的时候,液体就铺展到固体表面了.如果γ(sv) - γ(sl) = γ(lv),θ = 0,那么就叫做完全浸润,也就是液滴一撒上去就完全平铺了.
另一个极端,如果θ充分大,接近于180°时,液滴就接近于小球形状.就像汞落到地上那种感觉.如果γ(sv) - γ(sl) = -γ(lv),那么就完全不浸润,也就是液滴完全成球状,理论上与固体仅有点接触.
实际上,γ(sv) - γ(sl) < -γ(lv)是可以出现的,这个时候θ无解了,也是完全不浸润,也就是液体根本不想碰到固体.
2.3 超疏水材料与荷叶
超疏水材料至少有两种:一种是改变张力的,一种是改变结构的.先说第一种.如果能做出一种材料,使得γ(sv) - γ(sl) ≤ -γ(lv),那么按照刚才的理论,水落在固体上,会像小球一样滚走.从而实现了超疏水.
第二种是荷叶结构式的.
从荷叶放大图可以看到,荷叶表面有很多突起.所以一个水滴落下来,实际上是落在了很多突起的突出部分.虽然荷叶并不满足γ(sv) - γ(sl) ≤ -γ(lv),但是假使水要完全浸润荷叶,水有一部分就必须变形,向下延伸触碰突起间的底部.(就像人手要使劲按牙刷毛按到手和塑料部分接触一样.虽然不完全一致,但是大概就是这个意思.)这个过程要么这些突起要变形(做功消耗能量),要么水变形(增大表面积,提高Gibbs自由能),总之都是增加能量的过程.所以虽然不满足刚才的关系式,但是也可以使得实现某种意义上的“超疏水”.所以荷叶结构与表面能驱使的超疏水是完全不同的机制.
(超流水是啥?没听过.)
3.表面电势
不太了解.抱歉!
楼主,我看了这条,我也不清楚这个,我也等待回答