浅谈物理化学原理在解释日常生活现象中的应用
摘 要：物理化学和我们生活密切相关，本文就物理化学表面现象的这一章节的理论原理，结合日常现象来进行简单的分析，有助于我们从理论上理解一些日常现象，更有助于我们认识这个千变万化的自然界普遍存在的规律。 关键词：表面能；附加压力；蒸气压 物理化学又称为理论化学，是化学学科的分支之一，它和我们的生活密切相关，我们生活中出现的很多现象都可以通过物理化学原理来予以解释。例如早晨的露珠为什么呈现球形？一种液体能否在另一种液体表面铺展？固体能否被润湿？把毛细管插入到水中，毛细管内液面是凹液面，并且液面高于外面液面，而插入到水银中确实凸面，并且低于外液面？ 将水撒到桌面上，用一个玻璃罩罩住，过一段时间发现小水珠消失，大水珠变大？天上云层很好，为什么不下雨？人工降雨的原理到底是什么？等等这些日常生活现象都与物理化学密切相关，下面我们就通过物理化学原理来予以解释。 一、通过表面能或比表面积吉布斯自由能来解释 我们知道，能量越低越稳定，自然界的一切物质都应该遵循这样的法则。早晨看到的露珠呈现球形，我们可以通过表面吉布斯自由能来解释：表面吉布斯自由能G等于比表面吉布斯自由能（或表面张力）σ与表面积A的乘积，即G=σ×A，当A比较大的时候，体系的表面能较高，体系不稳定，而水是一个单组份体系，比表面吉布斯自由能是定值，故只能通过改变表面积来降低表面能，而对相同体积的水来说，在其他条件不变时，呈现球形时表面积最小，也就是表面能最低，故我们看到的露珠呈现为球形。 二、通过拉普拉斯公式来解释 拉普拉斯公式告诉我们，曲面的内外压强不相等，内外的压强差称之为附加压力，用ps表示，ps=p内—p外，ps的大小与曲面的半径r和表面张力有关，附加压力的方向总是指向曲率中心，公式可表示为： ps=σ（1/r1+1/r2）。当我们将毛细管插入水中时，由于形成的液面为凹液面，附加压力的方向向上，故对液面有向上的力作用而导致液面高于外液面。同理，当将毛细管插入水银时，形成的液面为凸面，附加压力向下，所以液面低于外液面。 三、通过开尔文公式来解释 开尔文对微小液滴在一定温度和压力下的饱和蒸气压进行了研究，总结出了开尔文公式： ln（pr/p0）=2σM/RTρr，公式中pr为微小液滴的饱和蒸气压，p0为平液面的饱和蒸气压，M为液体的分子量，r为小液滴的半径，ρ为液体密度，σ为液体的表面张力。从公式可以看出，液滴的半径越小，其上方的饱和蒸气压越大。当我们将水洒在饱和桌面上时，用玻璃罩罩住，由于小液滴的饱和蒸气压大，大液滴的饱和蒸气压小，玻璃罩内的蒸气压相对小液滴来说是不饱和的，故小液滴会不断的蒸发，而相对于大液滴来说是过饱和的`，故会不断的在大液滴表面凝结，最终小液滴消失，大液滴更大。为什么天上有云有时却不下雨？人工降雨又是什么原理呢？下面我们来分析一下，假云层中水蒸气的压强为p，小液滴的饱和蒸气压为pr，当ppr时，对小液滴而言是过饱和的，水蒸气会不断的在液滴表面凝聚，当液滴生长到一定大小时，悬浮不住而坠落就行成雨。人工降雨就是向云层中撒入碘化银或者干冰，引入晶核，从而使p>pr，同时降低周围温度加速冷凝，促使其形成较大的水珠而坠落下来。 总之，物理化学非常重要，它和我们生活密不可分，现实生活中的种种现象，都可以通过物理化学原理来予以解释，因此将物理化学原理应用于解释日常生活，有助于我们更好的掌握物理化学的知识，而物理化学原理在解释日常生活现象的同时，有助于我们更好的了解我们生活的世界。
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