大学物理液体的表面性质.ppt

液体的表面性质,第一节 液体的表面张力,2个问题：,1、表面张力,2、表面张力系数,1、表面张力,液体表面象拉紧的弹性膜一样，存在着使其表面收缩的趋势，这种现象称表面张力现象。,使表面有着收缩趋势的力，这种力称表面张力。,我们可以想到表面张力大小与长度成正比：,表面张力方向：,1)若液面是平面，则 在这个平面内，垂直于并且沿表面切线方向；,2)若液面是曲面，则 与这个弯曲液面相切，指向液面收缩趋势的方向。,表面张力来源的两种解释：,第一种：表面分子所受引力的非球对称性；,第二种：液体稳定时表面具有最小表面能，使得表面尽可能含有少量的分子，表层面（厚度为分子引力作用半径）中的分子挤向会液体里侧，表面收缩，从而产生表面张力；,2、表面张力系数,液体表面单位长度线段两侧液面相互作用的表面张力。,牛顿米（Nm）,（1）数学定义：,（2）物理意义：,（3）单位：,增加单位液体表面积时液体表面能的增量。,(4)影响表面张力系数大小的因素有：,a.与液体的种类相关;,b.与液体的温度有关;,c.与液体的纯度有关。液体中掺入某些物质能显著地减小表面张力系数的大小，这种物质称为表面活性物质。,几种液体的表面张力系数,第二节 弯曲液面下的附加压强,一、附加压强定义,二、产生附加压强的原因,三、球面液体的附加压强公式,1。附加压强定义,2.产生附加压强的原因,表面张力,液面弯曲,dF又可分解为与半径r垂直和平行的两个分力dF和dF。,3.球形液面的附加压强公式,证明：以凸表面为例,水平方向的合力为零，垂直方向的合力是产生附加压强的根源：,解 查表可知水18时表面张力系数为7310-3Nm，水珠很小，可视为球形，设球形液面的半径为R，则水珠内部压强为,例题1。 温度为18时，一滴水珠内部压强为外部大气压的两倍。求水珠的半径（大气压强 ）。,例题2 ：求半径为r = 2.01O-6m的许多小水滴融成一个半径为R = 2.001O-3m的大水滴时，释放出的能量是多少？,解 视水滴均为球形，设小水滴有n个，其总表面积为,大水滴表面积为,释放的能量为,水滴的体积不变，则,例题3：如图会出现什么现象？为什么？,第三节 与固体接触处液体的性质,玻璃,玻璃,水,水银,润湿现象,不润湿现象,液面就呈向上弯曲的形状,附着力大于内聚力,液体润湿固体,接触角(在液体内看)小于90度，锐角,举例：水润湿玻璃 ； 水银润湿铁板 ；,液面就呈向上弯曲的形状,附着力小于内聚力,液体不润湿固体,接触角大于90度，钝角,举例：水不润湿石蜡 ； 水银不润湿玻璃 ；,什么是毛细现象？,润湿管壁的液体在细管中升高，不润湿管壁的液体在细管中下降的现象，叫做毛细现象。,第四节 毛细现象,整理后得:,液体在细管中上升（下降）的高度为：,证明：,整理后得:,证毕！,r为细管的半径,例题5：如图，U型细玻璃管。两边的直径分别为3mm和1mm，若接触角为0度，求两边的液面差。,解：,例题6： 若 ，水是否会从毛细管中溢出？,答：,不会溢出。,因为此时水在毛细管上端虽然仍形成凹球面，不过其曲率半径比原来毛细管本身高出杯中水面的高度大于h时的曲率半径要大一些，因而所产生的附加压强比原来要小一些，只能使水达到毛细管的顶部。,例题7：为什么土壤的团粒结构是保持土壤水分的必要条件？,答：,如图，只有土壤团粒结构的存在，才能提供水分形成毛细现象的管状条件。,答：因为这些气体进入人体内血管中易出现气体栓塞现象。,例题8：为什么护士在给病人打点滴之前要排除针管中的气体？,（a）如图，当左右压强相等时，左右两个曲面的曲率半径相等，两边的附加压强相等，这时气泡只是起到传递压强的作用；,（b）如图，当左压强