余高奇博客分享 http://blog.sciencenet.cn/u/yugaoqi666 经典热力学也称平衡态热力学,研究系统由一个热力学平衡态变化至另一个热力学平衡态的准静态过程的自发性; 它是真实热力学过程发生的必要条件。

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正丁醇溶液表面张力的测定与模拟

已有 650 次阅读 2024-6-7 11:50 |系统分类:教学心得

       本文拟比对最大气泡压力法热力学模拟法分别获取的正丁醇溶液的表面张力数据,供参考.

       25℃时,正丁醇(AR)与蒸馏水(AR)的相关热力学性质参见如下表1所示:

                                               表1. 25℃时,正丁醇(AR)与蒸馏水(AR)的相关热力学性质  

image.png

       本研究所选取正丁醇水溶液浓度依次为0.02、0.04、0.06、0.08、0.10、0.12、0.16及0.20mol·dm-3.

      正丁醇水溶液配制时的体积比参见如下表2所示:

                                                        表2. 25℃时正丁醇水溶液配制时的体积比及浓度

image.png

1. 热力学模拟法原理

      正丁醇水溶液不是理想液态混合物,为表面张力模拟[1]方便,忽略正丁醇水溶液的体积效应,100ml

正丁醇水溶液的表面积(As)按1.5518×10-2m2计.

      正丁醇水溶液表面张力模拟公式参见如下式(1)所示:

      image.png              (1)    

  2. 最大气泡压力法原理

       通过连续滴液,让待测液产生气泡,气泡由小变大,最终破裂;该过程附加压力Δp

的值可连续监测,记录每个气泡的最大附加压力Δpmax.

       该过程,γ=k·Δpmax                     (2)

       image.png                      (3)

       由蒸馏水相关数据获取仪器常数k,可通过式(2)获取待测液的表面张力.

       最大气泡压力法装置示意图参见如下图1所示:    

image.png 

                                                             图1. 最大气泡压力法装置示意图

  3. 研究结果

    3.1 热力学模拟结果

     正丁醇水溶液表面张力热力学模拟结果参见如下表3及4所示:

                                                         表3. 25℃时正丁醇水溶液表面张力模拟结果1

image.png 

                                                          表4. 25℃时正丁醇水溶液表面张力模拟结果2

image.png 

 3.2 最大气泡压力法结果

    最大气泡压力法实验结果参见如下表5所示:

                                                  表5. 最大气泡压力法所测正丁醇水溶液的表面张力    

image.png

   3.3 结果讨论    

       对比表4、5结果可知:最大气泡压力法与热力学模拟法所得表面张力差异较大. 

       由于最大气泡压力法测定过程:①最大气泡不受控制,仪器常数通常并不恒定;②引入的蒸馏水表面张力

系数(由拉脱法获取)与热力学无关;③最大气泡压力法测定过程与准静态过程无关;表明热力学表面张力无

法实测.

 4.结论

    最大气泡压力法表面张力与热力学模拟法表面张力属性不相同.



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