- 相關(guān)推薦
淺談物理化學(xué)原理在解釋日常生活現(xiàn)象中的應(yīng)用
摘 要:物理化學(xué)和我們生活密切相關(guān),本文就物理化學(xué)表面現(xiàn)象的這一章節(jié)的理論原理,結(jié)合日常現(xiàn)象來(lái)進(jìn)行簡(jiǎn)單的分析,有助于我們從理論上理解一些日常現(xiàn)象,更有助于我們認(rèn)識(shí)這個(gè)千變?nèi)f化的自然界普遍存在的規(guī)律。 關(guān)鍵詞:表面能;附加壓力;蒸氣壓 物理化學(xué)又稱為理論化學(xué),是化學(xué)學(xué)科的分支之一,它和我們的生活密切相關(guān),我們生活中出現(xiàn)的很多現(xiàn)象都可以通過(guò)物理化學(xué)原理來(lái)予以解釋。例如早晨的露珠為什么呈現(xiàn)球形?一種液體能否在另一種液體表面鋪展?固體能否被潤(rùn)濕?把毛細(xì)管插入到水中,毛細(xì)管內(nèi)液面是凹液面,并且液面高于外面液面,而插入到水銀中確實(shí)凸面,并且低于外液面? 將水撒到桌面上,用一個(gè)玻璃罩罩住,過(guò)一段時(shí)間發(fā)現(xiàn)小水珠消失,大水珠變大?天上云層很好,為什么不下雨?人工降雨的原理到底是什么?等等這些日常生活現(xiàn)象都與物理化學(xué)密切相關(guān),下面我們就通過(guò)物理化學(xué)原理來(lái)予以解釋。 一、通過(guò)表面能或比表面積吉布斯自由能來(lái)解釋 我們知道,能量越低越穩(wěn)定,自然界的一切物質(zhì)都應(yīng)該遵循這樣的法則。早晨看到的露珠呈現(xiàn)球形,我們可以通過(guò)表面吉布斯自由能來(lái)解釋:表面吉布斯自由能G等于比表面吉布斯自由能(或表面張力)σ與表面積A的乘積,即G=σ×A,當(dāng)A比較大的時(shí)候,體系的表面能較高,體系不穩(wěn)定,而水是一個(gè)單組份體系,比表面吉布斯自由能是定值,故只能通過(guò)改變表面積來(lái)降低表面能,而對(duì)相同體積的水來(lái)說(shuō),在其他條件不變時(shí),呈現(xiàn)球形時(shí)表面積最小,也就是表面能最低,故我們看到的露珠呈現(xiàn)為球形。 二、通過(guò)拉普拉斯公式來(lái)解釋 拉普拉斯公式告訴我們,曲面的內(nèi)外壓強(qiáng)不相等,內(nèi)外的壓強(qiáng)差稱之為附加壓力,用ps表示,ps=p內(nèi)—p外,ps的大小與曲面的半徑r和表面張力有關(guān),附加壓力的方向總是指向曲率中心,公式可表示為: ps=σ(1/r1+1/r2)。當(dāng)我們將毛細(xì)管插入水中時(shí),由于形成的液面為凹液面,附加壓力的方向向上,故對(duì)液面有向上的力作用而導(dǎo)致液面高于外液面。同理,當(dāng)將毛細(xì)管插入水銀時(shí),形成的液面為凸面,附加壓力向下,所以液面低于外液面。 三、通過(guò)開(kāi)爾文公式來(lái)解釋 開(kāi)爾文對(duì)微小液滴在一定溫度和壓力下的飽和蒸氣壓進(jìn)行了研究,總結(jié)出了開(kāi)爾文公式: ln(pr/p0)=2σM/RTρr,公式中pr為微小液滴的飽和蒸氣壓,p0為平液面的飽和蒸氣壓,M為液體的分子量,r為小液滴的半徑,ρ為液體密度,σ為液體的表面張力。從公式可以看出,液滴的半徑越小,其上方的飽和蒸氣壓越大。當(dāng)我們將水灑在飽和桌面上時(shí),用玻璃罩罩住,由于小液滴的飽和蒸氣壓大,大液滴的飽和蒸氣壓小,玻璃罩內(nèi)的蒸氣壓相對(duì)小液滴來(lái)說(shuō)是不飽和的,故小液滴會(huì)不斷的蒸發(fā),而相對(duì)于大液滴來(lái)說(shuō)是過(guò)飽和的,故會(huì)不斷的在大液滴表面凝結(jié),最終小液滴消失,大液滴更大。為什么天上有云有時(shí)卻不下雨?人工降雨又是什么原理呢?下面我們來(lái)分析一下,假云層中水蒸氣的壓強(qiáng)為p,小液滴的飽和蒸氣壓為pr,當(dāng)ppr時(shí),對(duì)小液滴而言是過(guò)飽和的,水蒸氣會(huì)不斷的在液滴表面凝聚,當(dāng)液滴生長(zhǎng)到一定大小時(shí),懸浮不住而墜落就行成雨。人工降雨就是向云層中撒入碘化銀或者干冰,引入晶核,從而使p>pr,同時(shí)降低周圍溫度加速冷凝,促使其形成較大的水珠而墜落下來(lái)。 總之,物理化學(xué)非常重要,它和我們生活密不可分,現(xiàn)實(shí)生活中的種種現(xiàn)象,都可以通過(guò)物理化學(xué)原理來(lái)予以解釋,因此將物理化學(xué)原理應(yīng)用于解釋日常生活,有助于我們更好的掌握物理化學(xué)的知識(shí),而物理化學(xué)原理在解釋日常生活現(xiàn)象的同時(shí),有助于我們更好的了解我們生活的世界。
【淺談物理化學(xué)原理在解釋日常生活現(xiàn)象中的應(yīng)用】相關(guān)文章:
煤層中的特殊地質(zhì)現(xiàn)象在地震資料解釋中的應(yīng)用04-28
淺談?dòng)⒄Z(yǔ)中的連讀現(xiàn)象04-28
淺談學(xué)習(xí)心理學(xué)原理在力學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用04-28
淺談多媒體技術(shù)在環(huán)境工程原理課程中的應(yīng)用04-30
淺談日常生活中的安全用電04-26
PLC原理在實(shí)習(xí)教學(xué)中的應(yīng)用05-01