浅谈物理化学原理在解释日常生活现象中的应用
浅谈物理化学原理在解释日常生活现象中的应用
物理化学与我们的日常生活联系紧密，本文针对物理化学中关于表面现象的章节，通过阐述其基本原理，并联系生活中的常见现象，进行初步探讨，这有助于我们运用理论知识解释一些日常观察到的现象，同时也有助于我们认识自然界普遍存在的各种规律。关键词：表面能；附加压力；蒸气压 物理化学属于化学学科的一个分支，也称作理论化学，与我们的日常生活联系紧密，很多日常现象都能借助物理化学的原理来阐明。比如清晨露珠为何呈现球状形态，一种液体能否在另一种液体上展开，固体材料是否容易被浸润，这些都可以通过物理化学的原理得到解释。将细管浸入水中开yun体育app官网网页登录入口，管内液面呈下凹状，且位置较外部液面高，而将细管放入水银里时，液面反而呈上凸形，且位置低于外部液面；将水泼洒在桌面，用玻璃罩覆盖，稍后观察发现细小水滴逐渐蒸发，较大水滴反而合并变大；天空云层虽然看起来很厚，却迟迟没有降雨；人为促使降雨的具体机制究竟是怎样的？这些日常情形都与物理化学关联紧密，接下来我们借助物理化学的原理来剖析其成因。首先，从表面能或比表面积吉布斯自由能角度阐释，能量状态越低，物质越趋向稳定，这是自然界普遍遵循的基本规律。清晨观察到的水珠为球状形态，这可以用表面吉布斯能量来阐释：表面吉布斯能量G由表面能量系数（亦称表面张力）σ与表面积A相乘得出，即G=σ×A，当表面积A较宽时，系统表面能量较大，系统处于非平衡状态，而水属于单一成分系统，表面能量系数为固定值，因此只能通过调整表面积来减小表面能量，对于相同容积的水，若其他条件维持不变开元棋官方正版下载，球形形态的表面积最小，即表面能量最低，所以所见水珠多为球状。二、借助拉普拉斯公式可以说明,曲面的两侧承受的力不一样,这种差异称作额外压强,记作ps,ps等于内部压强减去外部压强,ps的数值取决于曲面的半径r以及表面张力,额外压强的指向始终朝向弯曲的中心,公式表达为:ps等于表面张力乘以半径倒数之和,即1除以r1加上1除以r2将细管置入水中，液面会呈凹陷状，内聚力大于附着力，因而产生向上的附加压强，使液面位置较外部液面高。相反，把细管浸入水银，液面会变成凸形，附着力大于内聚力，由此导致向下的附加压强，使液面位置低于外部液面。三、运用开尔文公式说明 开尔文探究了微细液珠在特定温度和压强环境中的饱和蒸汽压，归纳出开尔文公式：ln（pr/p0）=2σM/RTρr，公式里pr是小液珠的饱和蒸汽压，p0是平整液面的饱和蒸汽压，M是液体的分子质量，r是小液滴的半径，ρ是液体密度，σ是液体的表面张力。根据公式可知，液滴的尺寸越微，其对应的饱和蒸汽压越高。当水滴洒落在饱和的桌面，再用玻璃罩覆盖，由于细微液滴的饱和蒸汽压高，较大液滴的饱和蒸汽压低，玻璃罩中的蒸汽压对于小液滴而言是不够的，因此小液滴会持续蒸发，而对于大液滴来说则是过量的，于是会不断在大液滴表面凝结，最终小液滴会完全消失，大液滴会变得更大。云朵为何会存在却不降水，人工降雨的机制又是怎样运作？接下来进行探讨，假定高空云团的蒸汽压力为p，微米级液珠的饱和蒸汽压为pr，当p大于pr时，液珠处于超饱和状态，蒸汽持续在珠表面积聚，液珠逐渐增大，达到无法悬浮的尺寸后便降落形成降雨。人工影响天气的方法之一，是将碘化银或干冰投放到高空云体里，添加凝结核，造成云中水汽过饱和状态，再使环境气温下降，促使水汽凝结，让液滴增长变大，最终降落地面。物理化学十分关键，与我们的日常生活关系极为密切，现实中的各种现象kaiyun全站app登录入口，都能借助物理化学的原理加以说明，因此将物理化学的原理用于分析日常事务，能够帮助我们更加深入地理解物理化学，同时物理化学的原理在剖析日常现象时，也能助我们更好地认识我们所处的环境。
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