液体的表面现象.ppt

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1、第三节液体的表面现象水滴为什么是圆形而不是方形肥皂膜收缩把线拉成一个弧形，线被绷紧完整的肥皂膜刺破一边后棉线打开阀门后?????它们为什么可以漂在水面上§1.4.1液体的表面张力一、表面张力表面的厚度：分子有效作用距离,10-9m现象：液面有收缩到最小的趋势；液体的表面层中有一种使液面尽可能收缩成最小的宏观张力。表面张力:说明：液面上存在沿表面的收缩力作用，这种力只存在于液体表面。在液体与气体的分界面处厚度等于分子有效作用半径的那层液体称为液体的表面。§1.4.1液体的表面张力表面的厚度：分子有效作用距离,10-9m在液体与气体的分界面处厚度等于分子有效作用半径的那层液体称为液体的表

2、面。一、液体的表面现象液体表面像张紧的弹性膜一样，具有收缩的趋势。（1）毛笔尖入水散开，出水毛聚合；（2）蚊子能够站在水面上；（3）钢针能够放在水面上；（4）荷花上的水珠呈球形；（5）肥皂膜的收缩；液体表面具有收缩趋势的力，这种存在于液体表面上的张力称为表面张力。说明：①力的作用是均匀分布的，力的方向与液面相切；②液面收缩至最小。表面张力系数从力的角度定义AB(1)(2)ff’AB(2)f(1)f’从做功的角度定义ffFF做功为：△S指的是这一过程中液体表面积的增量，所以：表示增加单位表面积时，外力所需做的功称为表面张力系数，表示单位长度直线两旁液面的相互作用拉力，在国际单位制中的单

3、位为N·m-1。1、表面张力系数的定义Ff液膜α二、表面张力与分界线垂直并与液体表面相切。并且指向施力的液面一侧。从表面能的角度定义由能量守恒定律，外力F所做的功完全用于克服表面张力，从而转变为液膜的表面能△E储存起来，即：所以：表示增大液体单位表面积所增加的表面能2、影响表面张力系数的因素:（1）不同液体的表面张力系数不同，密度小、容易蒸发的液体表面张力系数小。（2）同一种液体的表面张力系数与温度有关，温度越高，表面张力系数越小。（3）液体表面张力系数与相邻物质的性质有关。（4）表面张力系数与液体中的杂质有关。物质水水水汞汞界面物质温度表面张力空气2072.8空气4069.6醚20

4、12.2空气20490水20420物质菜油乙醚酒精皂液血液界面物质温度表面张力空气2027.3空气2017.0空气2022.3空气2025.2空气3740--50对于肥皂膜，膜厚10-4m，肥皂膜有两个表面α的物理意义：数值上等于单位长度直线段两侧液面的表面张力－表面张力系数与分界线垂直并与液体表面相切。并且指向施力的液面一侧。fAfBABΔlNM水的抗拉强度指水柱在断裂前，单位面积上所承受的最大张力外力克服表面张力所需的功—黏结功抗拉强度—单位面积黏结力表面张力微观解释液体表面是一个厚度等于分子引力的有效作用距离薄层表面张力是分子力所引起的表面层的分子比液体内部分子的势能大表面张

5、力的微观本质是表面层分子之间相互作用力的不对称性引起的。从能量的角度来解释表面张力存在的原因。分别以液体表面层分子A和内部分子B为球心、分子有效作用距离为半径作球（分子作用球）。对于液体内部分子B，分子作用球内液体分子的分布是对称的；ABBB受力情况也是对称的，所以沿各个方向运动的可能性相等。对于液体表面层的分子A，分子作用球中有一部分在液体表面以外，分子作用球内下部液体分子密度大于上部；当液体内部分子移动到表面层中时，就要克服上述指向液体内部的分子引力作功，这部分功将转变为分子相互作用的势能。所以液体表面层分子比液体内部分子的相互作用势能大。由势能最小原则，在没有外力影响下，液体应

6、处于表面积最小的状态。宏观上就表现为表面张力存在，与液面相切;A所受合外力指向液体内部，因此有向液体内部运动的趋势。AfL将质量为m的待测液体吸入移液管内，然后让其缓慢地流出。当液滴即将滴下时，表面层将在颈部发生断裂。此时颈部表面层的表面张力均为竖直向上，且合力正好支持重力。用附有目镜测微尺的望远镜测得断裂痕的直径为d，移液管中液体全部滴尽时的总滴数为n，则每一滴液体的重量为：所受的表面张力为：则有即表面张力系数的测定（液滴测定法）则大水滴的面积为例解设小水滴数目为n，n个小水滴的总面积为在融合过程中，小水滴的总体积与大水滴的体积相同，则表面张力系数求所释放出的能量溶合过程中释放的能

7、量半径为r=2×10-3mm的许多小水滴融合成一半径为R=2mm的大水滴时。(假设水滴呈球状，水的表面张力系数=73×10-3N·m-1在此过程中保持不变)与水接触的油的表面张力系数a=1.8×10-2N·m-1，为了使1.0×10-3kg的油滴在水内散布成半径r=10-6m小油滴，（散布过程可以认为是等温的，油的密度为ρ=900kg·m-3）。设一个半径为R的大油滴等温地散布成N个小油滴，因而所需作的功为例解油的质量m不变，则求需要作多少功可得：二、弯曲