液体的表面现象

液体的表面现象1第1页，课件共42页，创作于2023年2月一.液体具有收缩其表面的性质二.表面张力三.液体表面分子受力及表面能第一节表面张力和表面能2第2页，课件共42页，创作于2023年2月一.液体具有收缩其表面的性质

荷叶上的水珠、玻璃板上的水银小球、滴药管缓慢流出的液滴都趋于成球形表面张力和表面能3第3页，课件共42页，创作于2023年2月液体有收缩其表面的趋势,即液体总是力图使其表面收缩到最小.液体的表面类似于一张拉紧的弹性膜，使液面处在有收缩趋向的张力作用下——表面张力。（a）（b）表面张力和表面能4第4页，课件共42页，创作于2023年2月二.表面张力设想在液体的表面划一条长度为l的分界线，将液面分为两部分，这两部分将相互牵引，牵引力即为表面张力，其大小为

f=l其方向与液体表面相切，并与分界线l垂直.-表面张力系数，是液体性质的表现.单位:N·m-1对于一定的液体，随温度上升而减小.还与杂质成分及浓度有关.l表面张力和表面能5第5页，课件共42页，创作于2023年2月三.液体表面分子受力及表面能表面张力起源于液体分子力rf分子力作用半径：分子力能够发生的作用的最大分子间距，r0~10-9米分子力是使固体、液体分子聚集的主要因素分子力作用球：以分子中心为球心、以分子力作用半径为半径所作的球。r0表面张力和表面能6第6页，课件共42页，创作于2023年2月三.液体表面分子受力及表面能••••••ABC球内液体分子分布均匀，合力为零球内液体分子分布不均匀，合力不为零A分子：B、C分子：•

1.液体的表面层表面层表面张力和表面能7第7页，课件共42页，创作于2023年2月三.液体表面分子受力及表面能2.表面层的特点表面层内的分子受到垂直液面指向液体内部的引力要把液体内部的分子移到表面层中来，就要克服上述引力做功，从而使分子势能增加，即表面层内的分子具有较大的势能——表面能。•

受力能量表面张力和表面能8第8页，课件共42页，创作于2023年2月任何系统，它的势能有减小到最小的趋势，处于稳定状态。所以液体表面层中的分子有尽量挤入液体内部的趋势，从而使表面层面积有尽可能缩小的趋势，宏观表现为表面张力。3.表面能液体表面层分子比内部分子所多出的势能总和。表面张力和表面能9第9页，课件共42页，创作于2023年2月四.表面张力系数与表面能的关系lMN金属框滑动金属丝MNF=2l外力做功W=Fx=2lx=

S=E液膜外力F2lFx表面张力和表面能10第10页，课件共42页，创作于2023年2月例求当半径r=2.0*10-6m的许多小水滴融合成一个半径R=2.0*10-3m的大水滴时,所释放的能量.水的表面张力系数,α=7.3*10-2N/m3.7*10-3J11第11页，课件共42页，创作于2023年2月第二节弯曲液面的附加压强

一.水平液面的附加压强二.球形凸液面的附加压强三.球形凹液面的附加压强五.典型应用——连通的气泡四.球形液膜12第12页，课件共42页，创作于2023年2月ffp0pffp0pffp0p表面张力f通过分析一小块液面的平衡条件讨论不同弯曲程度的液面产生的压强差液面外部的大气压强p0液体内部压强p三力平衡第二节弯曲液面的附加压强13第13页，课件共42页，创作于2023年2月附加压强:液体表面存在着张力，若液面弯曲，表面张力与弯曲液面相切，使得弯曲液面凹侧压强较大，液面内外压强不相等，存在压强差，称为弯曲液面附加压强。其中，ps-附加压强，pi-液体内部压强，po-液体外部压强14第14页，课件共42页，创作于2023年2月f=0p0=p液面不产生附加压强讨论无厚度液面ffp0pp0=pp0=p一.水平液面的附加压强弯曲液面的附加压强15第15页，课件共42页，创作于2023年2月ffp0pSrff1f2

f=

l

f1=lsin

f2=lcos

f2=

f2=0

f=f1

=

f1=

lsin

f0p0+ps

=

ppsfSR二.球形凸液面的附加压强弯曲液面的附加压强16第16页，课件共42页，创作于2023年2月凸液面产生指向液体内部附加压强ffp0pSrff1f2ps二.球形凸液面的附加压强弯曲液面的附加压强17第17页，课件共42页，创作于2023年2月

f=2

l

f1=2lsin

f2=2lcos

f0p0-ps=

pffp0prff1f2R

Sps凹液面产生指向液体外部附加压强三.球形凹液面的附加压强弯曲液面的附加压强18第18页，课件共42页，创作于2023年2月第二节弯曲液面的附加压强ffp0pffp0pffp0p不产生附加压强ps球形凹液面指向液体外部球形凸液面指向液体内部水平液面产生附加压强ps19第19页，课件共42页，创作于2023年2月pspsp0piR1R2pBso四.球形液膜弯曲液面的附加压强20第20页，课件共42页，创作于2023年2月第二节弯曲液面的附加压强P1<P2结果是大泡越大，小泡越小。R1>R2五.典型应用——连通的气泡弯曲液面的附加压强21第21页，课件共42页，创作于2023年2月例题课本p975-1222第22页，课件共42页，创作于2023年2月三.气体栓塞一.润湿现象二.毛细现象以下不讲第三节毛细现象23第23页，课件共42页，创作于2023年2月24第24页，课件共42页，创作于2023年2月一.润湿现象•••••••••••现象原因附着层内的分子所受分子力不对称附着层•••••••••润湿不润湿附着力内聚力毛细现象25第25页，课件共42页，创作于2023年2月接触角固体与液体接触处，固体表面与液体表面的切线所夹的通过液体内部的角<90——润湿

>90——不润湿

=0——完全润湿

=180——完全不润湿

一.润湿现象毛细现象26第26页，课件共42页，创作于2023年2月h二.毛细现象27第27页，课件共42页，创作于2023年2月二.毛细现象现象原因hh将毛细管插入液体中，管中的液面会上升或下降。润湿与不润湿现象造成了弯曲液面，从而产生了附加压强，在其作用下液面上升或下降。润湿不润湿毛细现象28第28页，课件共42页，创作于2023年2月二.毛细现象分析h•A•B•CRrpC=p0pB=pA+gh=pCr润湿情况毛细现象29第29页，课件共42页，创作于2023年2月h•A•B•CR二.毛细现象分析pA=pB=gh+pC不润湿情况pC=p0讨论与成正比;与r成反比，管子越细，毛细现象越明显。r毛细现象30第30页，课件共42页，创作于2023年2月三.气体栓塞现象原因润湿液体在细管中流动时，管中气泡多时就可能将管子阻塞，使流动受阻。气泡表面的弯曲液膜所产生的附加压强。毛细现象31第31页，课件共42页，创作于2023年2月三.气体栓塞aeremia毛细现象

液体在细管中流动时,如果管中有气泡,液体的流动将会受到阻碍,气泡多时可发生阻塞,这种现象称为气体栓塞.液柱不动32第32页，课件共42页，创作于2023年2月当时液柱开始移动33第33页，课件共42页，创作于2023年2月Δp＞nδ液柱开始移动有几个气泡，就产生几个P的阻力，若总压强差不足以克服这种阻力，就不能推动气泡和液柱一起波动，从而形成栓塞。管子越细，气泡曲率越小，也就越容易产生栓塞。34第34页，课件共42页，创作于2023年2月三.气体栓塞输液管中的气泡会造成栓塞从而影响输液速度；微血管中若出现气泡很容易形成栓塞潜水员从深水处上升、患者从高压氧舱中出来，都要有适当的缓冲时间，以防在高压时溶解于血液中的过量气体迅速释放，在微血管中造成栓塞。实际意义毛细现象35第35页，课件共42页，创作于2023年2月一.表面活性物质二.吸附三.肺泡的表面张力Bujiang第四节表面活性物质36第36页，课件共42页，创作于2023年2月一.表面活性物质表面张力系数

与杂质的加入有关加入后能够降低液体表面张力系数的物质水的表面活性物质有肥皂、胆碱、蛋黄素等加入后能够增加液体表面张力系数的物质水的表面活性物质有氯化钠、糖类、淀粉等表面活性物质表面非活性物质表面活性物质37第37页，课件共42页，创作于2023年2月一.表面活性物质表面活性物质溶入液体后，溶剂分子对溶质分子的引力要小于溶剂分子之间的引力，使得溶剂分子更易进入液体内部而溶质分子在表面层中的浓度增大——使表面能趋于最小。少量表面活性物质就可以在很大程度上影响液体表面的性质而表面非活性物质要溶入液体后，这些物质的分子将尽可能地离开表面层，进入液体内部，结果使液体内部溶质的浓度比表面层中的大——使表面能趋于最小。毛细现象38第38页，课件共42页，创作于2023年2月固体也具有把表面能减到最小的趋势。二.吸附固体通过在表面吸上一层表面活性物质（表面能小）的分子来达到这一目的。气体或液体分子附着在固体表面的现象称为吸附。固体的吸附能力与其表面面积成正比，随温度的增加而减弱。医学中利用粉状的白陶土或活性炭吸附胃肠道中的细菌、色素及食物分解出来的毒素。毛细现象39第39页，课件共42页，创作于2023年2月三.肺泡的表面张力肺支气管小支气管气管囊状气室肺泡（小气囊）肺泡是呼吸过程中气体交换的场所毛细现象40第40页，课件共42页，创作于2023年2月三.肺泡的表面张力P1P0吸气时，要求P1<P0胸腔扩张可以形成1.2~1.3kPa的负压；球形肺泡表面粘性组织液所产生的附加压强为肺泡靠分泌一种表面活性物质（磷脂类物质），控制调节肺泡的表