大学物理液体的表面性质.ppt

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1、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：ＡＢf21f1212Ｌ表面张力方向：ＡＢf21f1212ＬFF1)若液面是平面，则在这个平面内，垂直于Ｌ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，

2、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（N／m）（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液　体温　度(℃)α(×10-3)N/m水水酒精肥皂液

3、水银１８100１８１８１８７３59２3２5４９０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。附加压强定义凹液面液气液气凸液面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：重点[解]查表可知水18℃时表面张力系数为73×10-3N／m，水珠很小，可视为球形，设球形液面的半径为R，则水珠内部压强为水气例题1。温度为18℃时，一滴水珠

4、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=2.0×1O-6m的许多小水滴融成一个半径为R=2.00×1O-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f固体液体附着层Af′厚度为分子引力作用半径举例：水润湿玻璃；水银润湿铁板；′ff

5、A固体液体附着层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：重点证明：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

6、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。AB··POPO土壤土壤例题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，当左压强大于右压强时（血液流动），左右两个曲

7、面的曲率半径不相等，右边的附加压强大于左边，它对血液流动起到阻碍作用；例题9。将两个平行板插入液体中，由于毛细现象使两板间的液面上升。(1)试证明两板间液面上升的高度，其中为液体的表面张力系数，为液体的密度，θ为接触角，d为两板间距离。(2)设两平行板间距离为0.5mm，插入水中，求两板间水面上升的高度是多少？设接触角是零。解：（1）分析液面与两侧平板接触处的受力：（2）