判断题
2.24液体表面张力和表面过剩自由能的量纲相同。( )
A
正确
B
错误
答案解析
正确答案:A
解析:
**解析:**
该说法是**正确**的。我们可以从物理定义和单位推导两个方面来理解:
1. **从定义角度分析:**
* **表面张力 ($\gamma$)**:定义为作用在液体表面单位长度上的力。其公式为 $\gamma = \frac{F}{L}$,其中 $F$ 是力,$L$ 是长度。
* **表面过剩自由能(比表面吉布斯自由能)**:定义为增加单位表面积时,系统吉布斯自由能的增量。其公式为 $\gamma = \frac{\Delta G}{\Delta A}$,其中 $\Delta G$ 是能量(功),$\Delta A$ 是面积。
* 在热力学中,这两个物理量在数值和量纲上是等价的,通常用同一个符号 $\gamma$ 表示。
2. **从量纲(单位)推导分析:**
* **表面张力的单位**:
$$ [\gamma] = \frac{[力]}{[长度]} = \frac{N}{m} = N \cdot m^{-1} $$
* **表面过剩自由能的单位**:
$$ [\gamma] = \frac{[能量]}{[面积]} = \frac{J}{m^2} $$
由于焦耳 ($J$) 是能量的单位,且 $1 J = 1 N \cdot m$(牛顿·米),代入上式可得:
$$ \frac{J}{m^2} = \frac{N \cdot m}{m^2} = N \cdot m^{-1} $$
**结论:**
两者的国际单位制单位均为 $N/m$(或 $J/m^2$),量纲均为 $M T^{-2}$(质量·时间$^{-2}$)。因此,液体表面张力和表面过剩自由能的量纲相同。
相关知识点:
液体表面张力与过剩能纲同
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