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表面功

表面功是一個熱力學概念,涉及在恆溫恆壓條件下,使液體表面積增大的過程。這個過程需要環境對體系做功,以可逆方式做功最少,稱之為表面功。具體來說,增大液膜面積dAS需要抵抗力F,作非體積功——表面功。在可逆條件下,忽略摩擦力,則為可逆表面功。例如,要使表面積增加dS,此時的表面功為W表面=σdS或W表面=∫σdS。

表面功與表面張力密切相關。在液相內部,任何分子受到的力都是各向對稱的,合力為零;處於氣-液界面(表面層)上的分子,液相分子對它的吸引力總是比氣相分子的吸引力大,結果表面層上的分子將因淨受到液相分子的向內拉力而有力圖收縮界面的趨勢。為克服這種收縮力,擴大表面積,環境所做的功稱為表面功。與表面功對應的力稱為表面張力。

總的來說,表面功是熱力學中的一個重要概念,它描述了在恆溫恆壓條件下,使液體表面積增大所需做的功。這與表面張力等物理量有密切的聯繫,是理解多相體系熱力學性質的關鍵。