表面張力是液體的重要性質(zhì)之一，由它引起的液體表面吸附行為是一個(gè)重要的物理過程。Gibbs吸附理論一直被廣泛應(yīng)用于解釋溶液表面的吸附現(xiàn)象。近年來(lái)，人們發(fā)現(xiàn)Gibbs吸附理論無(wú)法正確描述表面活性劑溶液的表面吸附行為，也無(wú)法正確計(jì)算分子截面積。

本課題組此前提出了一個(gè)的新的熱力學(xué)狀態(tài)函數(shù)，并發(fā)展出了一套新的理論用以解釋溶液表面吸附的問題。本文基于這個(gè)理論，推導(dǎo)出了新公式并將其應(yīng)用到純液體、強(qiáng)電解質(zhì)溶液及表面活性劑溶液中，用以定量地解釋有關(guān)表面張力和表面吸附的問題。除溶液外，我們發(fā)現(xiàn)純液體也存在表面吸附，它對(duì)應(yīng)純液體從體相到表面相的相變過程，我們推導(dǎo)出了其相變方程，它可以定量描述純液體表面張力與溫度之間的關(guān)系。

這個(gè)相變過程是放熱的。我們將相變方程應(yīng)用于46種純液體，并計(jì)算出了它們單位面積產(chǎn)生的相變熱。我們共研究了16種強(qiáng)電解質(zhì)溶液，其中NaCl、Na2SO4、MgCl2和MgSO4的表面張力數(shù)據(jù)由我們自己通過實(shí)驗(yàn)測(cè)定，其它實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)來(lái)自文獻(xiàn)。我們對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行了分析，定量的討論了強(qiáng)電解質(zhì)溶液表面張力隨濃度和溫度變化的關(guān)系，計(jì)算了強(qiáng)電解質(zhì)溶液的最小表面相厚度，并對(duì)影響強(qiáng)電解質(zhì)溶液表面相厚度的因素給出了理論解釋。

對(duì)表面活性劑溶液，我們推導(dǎo)出了新公式，并提出了一個(gè)“三步”算法，用于計(jì)算表面活性劑溶液表面相的厚度、表面相溶質(zhì)濃度及飽和溶液的表面相的分子截面積。以正已基三甲基溴化銨、正辛基三甲基溴化銨和正癸基三甲基溴化銨三種陽(yáng)離子表面活性劑為研究對(duì)象，根據(jù)文獻(xiàn)中的表面張力實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，我們分別用新公式和密度泛函理論方法計(jì)算了它們的分子截面積大小，發(fā)現(xiàn)新公式的計(jì)算結(jié)果與密度泛函理論方法的結(jié)果相符。

另外，我們也將Gibbs吸附理論應(yīng)用于上述三個(gè)表面活性劑溶液體系，發(fā)現(xiàn)Gibbs吸附理論給出的分子截面積與密度泛函理論方法的結(jié)果相差很大，這些結(jié)果表明Gibbs吸附理論存在局限性。