第5章习题及答案-无机材料科学基础
第五章 固体表面与界面
5-1 名词解释
驰豫表面 重构表面 定向作用 诱导作用 色散作用 范德华力 润湿角 临界表面张力 粘附功 阳离子交换容量 聚沉值 触变性 滤水性 可塑性
5-2 何谓表面张力和表面能？在固态和液态这两者有何差别？
5-3 在石英玻璃熔体下 20cm处形成半径5×10 8m的气泡，熔体密度为 2200kg/m3，表面张力为0.29N/m，大气压力为1.01×105Pa，求形成此气泡所需最低内压力是多少？
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5-4 （1）什么是弯曲表面的附加压力？其正负根据什么划分？（2）设表面张力为0.9J/m2，计算曲率半径为0.5μm、5μm的曲面附加压力？
5-5什么是吸附和粘附？当用焊锡来焊接铜丝时，用挫刀除去表面层，可使焊接更加牢固，请解释这种现象？
5-6在高温将某金属熔于Al2O3片上。（1）若Al2O3的表面能估计为1J/m2，此熔融金属的表面能也与之相似，界面能估计约为0.3J/m2，问接触角是多少？（2）若液相表面能只有Al2O3表面能的一半，而界面能是Al2O3表面张力的2倍，试估计接触角的大小？
5-7在 20℃及常压下，将半径为10 3m的汞分散成半径为10 9m的小汞滴，求此过程所需作的功是多少？已知 20℃时汞的表面张力0.470N/m。
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5-8在 2080℃的Al2O3（L）内有一半径为10 8m的小气泡，求该气泡所受的附加压力是多大？已知 2080℃时Al2O3（L）的表面张力为0.700N/m。
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5-9 20℃时苯的表面张力为0.0289N/m，其饱和蒸气压为10013Pa，若在 20℃时将苯分散成半径为10 6m的小滴，计算：（1）苯滴上的附加压力；（2）苯滴上的蒸气压与平面上苯液饱和蒸气压之比。
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5-10 20℃时，水的饱和蒸气压力为2338Pa，密度为 998.3kg/m3，表面张力为0.07275N/m，求半径为10 9m的水滴在 20℃时的饱和蒸气压为多少？
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5-11若在101325Pa， 100℃的水中产生了一个半径为10 8m的小气泡，问该小气泡能否存在并长大？此时水的密度为 958kg/m3，表面张力为0.0589N/m。
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5-12 17℃时大颗粒的1，2－二硝基苯在水中的溶解度为0.0059mol/L，1，2－二硝基苯固体与溶液的界面张力为0.0257N/m，计算直径为10 8m的1，2－二硝基苯在水中的溶解度。1，2－二硝基苯固体的密度为 1565kg/m3。
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5-13在某一定温度下，对H2在Cu（s）上的吸附测得以下数据：
PH（×103Pa） p/V （×105Pa/L） 5.066 4.256 10.13 7.600 15-20 11.65 20.27 14.89 25-33 17.73 其中V是不同压力下每克Cu上吸附H2的体积（标准状况），求朗格缪尔公式中的Vs。
5-14 20℃时，乙醚－水、汞－乙醚及汞－水的界面张力分别为 0.0107、0.379及0.375N/m，在乙醚与汞的界面上滴一滴水，求其接触角。
5-15在真空下的氧化铝表面张力约为0.9 N/m，液态铁的表面张力为1.72 N/m，同样条件下液态铁－氧化铝的界面张力为2.3 N/m，问接触角有多大？液态铁能否润湿氧化铝？
5-16 考虑四种联接作用：焊接、烧结、粘附接合和玻璃－金属的封接，请从原子尺度考虑，解释这些联接作用相互间有何差异？
5-17 MgO－Al2O3－SiO2系统的低共熔物放在Si3N4陶瓷片上，在低共熔温度下，液相的表面张力为900mN/rn液体与固体的界面能为600mN/m，测得接触角为70.52o。 （1）求Si3N4的表面张力；（2）把Si3N4在低共熔温度下进行热处理，测试其热腐蚀的槽角为 60℃，求Si3N4的晶界能？
5-18 氧化铝瓷件中需要披银，已知 1000℃时mN/m； mN/m；
mN/m，问液态银能否润湿氧化铝瓷件表面？可以用什么方法改善它们之间
的润湿性？
5-19 根据图5-13和表5-2可知，具有面心立方晶格不同晶面（110）、（100）、（111）上，原子密度不同，试回答，那一个晶面上固－气表面能将是最低的？为什么？
5-20 试解释粘土结构水和结合水（牢固结合水、松结合水）、自由水的区别，分析后两种水在胶团中的作用范围及其对工艺性能的影响。
5-21 一个均匀的悬浮液，粘土浓度为30vol％，薄片状粘土颗粒尺寸是平均直径0.1μm，厚度0.01μm，求颗粒间平均距离是多少个？
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