表面张力与表面能

,一、表面张力和表面能,1、表面与表面层：,液体表面:液体与气体或固体的接触面。,第四章分子动理论第五节液体的表面性质,液体表面层：液体表面下厚度等于分子作用球半径的一层液层。,液体的表面现象例子:,液面面积有缩小到最小值的趋势。,液面宏观上表现为一个被拉紧的弹性薄膜而具有张力。,斥力引力,斥力分子作用球半径,无分子力,分子作用球半径：,r=10-8m,(平衡位置:r0=10-10m),从分子间的相互作用力f分析表面张力的产生：,r,A是液内分子；B和C是液体表面层分子。,液内分子A受力分析：,A分子受到的分子作用力的合力为零：fi=0,表面层分子B和C的受力分析：,处于表面层的分子受到一个指向液体内部的分子吸引力作用；宏观上表面层表现为一个被拉紧的弹性薄膜。,由于液面处于紧张状态，在液面上存在着起收缩作用的表面张力。这些表面张力的方向都与液面相切，并且与线段AB垂直；它们大小相等，方向相反，分别作用在两部分液面上。,实验表明:表面张力的大小正比于线段AB的长度。,表面张力系数：,2.表面张力,A,B,l,液体薄膜,A,B,C,D,f,2l,表面张力的测定：,平衡时：,*表面张力系数：,（1）表面张力系数是液体本身的固有性，与液体的种类相关。（2）与液体的温度有关。温度愈高，液体的表面张力系数愈小。（3）与液体的纯度有关。（4）与相邻的介质有关。,l,液体薄膜,A,B,C,D,F,2l,f,x,S,增加单位表面积所作的功：,D,C,3.表面张力系数与表面能：,表面张力系数等于液体增加单位表面积所作的功。,表面张力系数表：,平面液面：,空气,水,P0,P液内,P液内=P0,弯曲球面液面：,P0,P液内,水,由于表面张力f产生附加的压强P附,所以P液内P0,P附,f,f,二.由表面张力解释如下液面现象:,P0,P液内,水,P附,f,f,凹面,凸面,1.弯曲液面的附加压强,R,fs,r=Rsin,O,球冠底面积：,表面张力的垂直分量:,表面张力的水平分量相互抵消:,球冠的表面张力:,表面张力产生的附加压强:,凹面:,凸面:,P0,Pi,PS,f,f,P0,Pi,PS,f,f,凹面,凸面,对外表面：,对内表面：,R1,R2,(R1=R2=R),肥皂泡,球形液膜的附加压强：,演示实验：（大泡小泡）,P0,对大泡：,对小泡：,因为R1R2，所以P1f内时，附着层扩展，液体浸湿固体；,f附,不浸湿现象：,当f附900,900,水,玻璃,玻璃,水银,水银,水,.毛细现象：,液体浸湿毛细管壁时，管内液面上升；液体不浸湿毛细管壁时，管内液面下降。,A,B,h,C,液面上升的原因:PBPA,平衡时，PB=PA,R,r,(当=900时,为完全浸湿。),(对于下降同样适用),毛细现象的应用：,临床应用：1、外科用脱脂棉来擦拭创面的污液。2、普通手术缝合线要经过蜡处理。,药学应用：1、药物除湿及新鲜药材的除水大多需通过药材内毛细管才能气化。2、口服片剂后，片剂被浸润后通过毛细管作用使水分进入片剂，利于人体对药物的吸收。,日常生活：棉花或棉布的吸水、餐巾纸吸墨水、煤油灯、植物吸收和运输水分等。,*液体在细管中流动时，如果管中有气泡，液体的流动将受到阻碍，气泡多时可发生阻塞，这种现象叫气体栓塞。,3、气体栓塞(gasembolism),*润湿现象。,*细管中有气泡：,静止液体,静止液体,气泡,P附左,P附右,=,液体,气泡,P附左,P附右,*气泡产生阻力：,P,P,阻力压强=P附右-P附左,*当P时，液体无法流动；*当P时，液体才可流动；,*细管中若有n个气泡，则要求外加压强差Pn，液体才能流动。,（P:外加压强差）,气体栓塞在医学中的应用：,*注射前，要排尽针筒中气体；,*潜水病；,4、表面活性物质与表面吸附,（1）表面活性物质：在液体（溶剂）中加入一定浓度的某种溶质，使液体表面张力系数减小，这种溶质称为表面活性物质。（举例：肥皂；洗衣粉；肺泡分泌物等）,原因：表面吸附（即表面活性物质在溶液的表面层聚集并伸展成薄膜的现象）。,表面层,肥皂分子,水分子,f1,f2,f1f2，使液体表面层分子势能减少，因而表面张力系数减小。,（2）肺组织中的表面活性物质：,*肺泡内壁分泌某种磷脂是表面活性物质；它的重要作用：维持正常呼吸。,*肺