液体的表面现象.ppt

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1、第3章液体的表面现象主要内容：液体的表面张力弯曲液面的附加压强毛细现象1液体的性质与其微观结构有关液体具有一定的体积，不易压缩。液体分子间距较气体小了一个数量级,为10-10m，分子排列较紧密，分子间作用力较大,其热运动与固体相似,主要在平衡位置附近作微小振动。液体没有一定形状，并具有流动性。这是由于液体分子振动的平衡位置不固定，是近程有序，即在很小范围内在一短暂时间里保持一定的规则性。概述由于液体分子间距小，分子间相互作用力较大，当液体与气体、固体接触时，交界处由于分子力作用而产生一系列特殊现象，即：液体表面现象。22第一节液体的表面张力一、表面张力1.现象：说明：液面上存在沿

2、表面的收缩力作用，这种力只存在于液体表面。(2)液面像紧绷的橡皮膜具有弹性。(1)液面有收缩到最小的趋势；2.表面张力(1)表面层：在液体与气体交界面，厚度等于分子有效作用半径R的一层液体。(2)表面张力：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。33分子作用球：在液体内部任取一分子A,以A为球心，以分子有效作用半径R为半径作一球，称为分子作用球。球外分子对A无作用力，球内分子对A的作用力对称分布，合力为零。(3)表面张力产生的原因（从分子运动论观点说明）4从表面层中任取一分子B，其受合力与液面垂直，指向液内，这使得表面层内的分子与液体内部的分子不同,都受一个指向液体

3、内部的合力。在这些力作用下，液体表面的分子有被拉进液体内部的趋势。在宏观上就表现为液体表面有收缩的趋势。55我们想象在液面上画一条直线段，线段两侧液面均有收缩的趋势，即有表面张力作用，该力与液面相切,与线段垂直，指向各自的一方,分别用f和f′表示，这恰为一对作用力与反作用力，f=-f′。(4)表面张力系数α为表面张力系数，数值上等于单位长度直线段两侧液面的表面张力，单位：N/m。由于线段上各点均有表面张力作用,线段越长,则合力越大。设线段长为l,则：f=αl。66(5)影响表面张力系数的因素由实验可知：表面张力系数与液体性质有关，密度小，易挥发的液体表面张力系数小。液体的表面张力

4、系数随着温度的升高而降低。液体的表面张力系数与相邻物质的化学性质有关。表面张力系数还与液体中杂质的种类和浓度有关。有些杂质能使液体表面张力急剧下降，这种杂质的浓度达到一定数值时，表面张力系数趋于一个稳定的最小值，这类物质叫做表面活性物质。例如：洗衣粉、肥皂等。7如图所示，铁丝框上挂有液膜，表面张力系数为α，将AB边无摩擦、匀速、等温地右移△x，在AB边上加的力为：F=2αl，则在这个过程中外力F所做的功为:其中△S=2l△x,是AB向右移动过程中液面面积的增量。外力克服分子间引力做功，表面能增加，若用△E表示表面能增量，则：表面张力系数在数值上等于增加单位液体表面积时，外力所需做

5、的功，或增加单位液体表面积时，表面能的增加。(6)表面张力系数与表面能增量88测定液体表面张力系数的方法还有毛细管上升法、最大泡压法、液滴法和挂环法等，在牧医、植保、农学等专业中常用液滴滴定法圆周线上方液面对下方液面的表面张力为:若总滴数为N,每滴液滴受到的重力为:9液滴下落瞬间表面张力与重力相等10例1、用相同的两根移液管,各吸取体积为V的蒸馏水及待测表面张力系数的农用药液,分别将两种液体缓缓滴尽,记下蒸馏水的滴数N1及药液的滴数N2,已知水的表面张力系数为α1,求出药液的表面张力系数α2。(水的密度ρ1与药液密度ρ2可视为相等,经测量表明,水滴和药滴将要落下时颈部直径d1与d

6、2近似相等)11例2、求半径的许多小水滴融成一个半径为的大水滴时，释放出的能量是多少？解：设水滴均为球状，设小水滴有n个，则12第二节弯曲液面的附加压强自然界中有许多情况下液面是弯曲的，弯曲液面内外存在一压强差，称为附加压强,用Ps表示。附加压强是由于表面张力存在而产生的。一：附加压强的产生1.平液面在液体表面上取一小面积△S,由于液面水平，表面张力沿水平方向，△S平衡时，其边界表面张力相互抵消,△S内外压强相等：132.液面弯曲1)凸液面时，如图周界上表面张力沿切线方向，合力指向液面内，好象紧压在液体上，使液体受一附加压强，由力平衡条件，液面下液体的压强：sDsDspsppp+

7、=0sp为正附加压强与外部压强相同为正，相反为负。14142）凹液面时，如图周界上表面张力的合力指向外部，如好象被拉出，液面内部压强小于外部压强，液面下压强：sDsDsppp-=0sppp-=0sp为负总之：附加压强使弯曲液面内外压强不等，与液面曲率中心同侧的压强恒大于另一侧，附加压强方向恒指向曲率中心。15二、球形液面附加压强如图球形液面上的一小液面，在周界上取一线元dl，作用在dl上的表面张力dldfa=力的方向垂直dl且与球面相切。将df分解为半径r垂直和平行的两个分力ja