課件第07章固體與液體

1、7.1 7.1 晶體晶體7.2 7.2 晶體中粒子的結(jié)合力和結(jié)合能晶體中粒子的結(jié)合力和結(jié)合能7.3 7.3 晶體中粒子的熱運(yùn)動(dòng)晶體中粒子的熱運(yùn)動(dòng)7.4 7.4 液體的微觀結(jié)構(gòu)液體的微觀結(jié)構(gòu) 液晶液晶7.5 7.5 液體的徹體性質(zhì)液體的徹體性質(zhì)7.6 7.6 液體的表面性質(zhì)液體的表面性質(zhì)氣態(tài)氣態(tài) 液態(tài)液態(tài) 固態(tài)固態(tài) 等離子態(tài)、超密態(tài)等等離子態(tài)、超密態(tài)等物態(tài)物態(tài)(P201-209) 固體物質(zhì)的主要特征是它具有保持一定的體積固體物質(zhì)的主要特征是它具有保持一定的體積（與氣態(tài)不同）和一定形狀（與液態(tài)不同）的能力。（與氣態(tài)不同）和一定形狀（與液態(tài)不同）的能力。1. 固體概述固體概述晶體：晶體：原子周期性地

2、規(guī)則排列。原子周期性地規(guī)則排列。 例：巖鹽、云母、明礬、水晶、冰、金屬等。例：巖鹽、云母、明礬、水晶、冰、金屬等。 從本質(zhì)上說，非晶體是粘滯性很大的液體。從本質(zhì)上說，非晶體是粘滯性很大的液體。分類：分類：晶體晶體(crystal)：非晶體非晶體(amorphous matter)非晶體：非晶體：原子無序排列。原子無序排列。 例：玻璃、松脂、瀝青、橡膠、塑料等。例：玻璃、松脂、瀝青、橡膠、塑料等。2. 晶體的宏觀性質(zhì)晶體的宏觀性質(zhì)1）具有規(guī)則的幾何外形：由若干個(gè)平面圍成的凸多面體。）具有規(guī)則的幾何外形：由若干個(gè)平面圍成的凸多面體。晶面：晶面：凸多面體的面。凸多面體的面。晶棱：晶棱：晶面的交線。晶

3、面的交線。頂點(diǎn)：頂點(diǎn)：晶棱的匯集點(diǎn)。晶棱的匯集點(diǎn)。晶面角：晶面角：兩晶面間的夾角。兩晶面間的夾角。晶面角守恒定律：晶面角守恒定律：同一種晶體各相應(yīng)晶面間有確定的晶面角。同一種晶體各相應(yīng)晶面間有確定的晶面角。NaCl晶體晶體ab( , )90a b 晶面晶面頂點(diǎn)頂點(diǎn)晶棱晶棱石英晶體石英晶體( , )141 47a b( , )120 00b c( , )113 08a c方解石晶體方解石晶體( , )101 55a b2）晶體具有各向異性特征：）晶體具有各向異性特征：在各個(gè)不同方向上在各個(gè)不同方向上具有不同的物理性質(zhì)：具有不同的物理性質(zhì)：力學(xué)性質(zhì)：力學(xué)性質(zhì)：硬度、彈性模量等；硬度、彈性模量等；熱

4、學(xué)性質(zhì)：熱學(xué)性質(zhì)：導(dǎo)熱系數(shù)；導(dǎo)熱系數(shù)；電學(xué)性質(zhì)：電學(xué)性質(zhì)：電阻率；電阻率；光學(xué)性質(zhì)：光學(xué)性質(zhì)：折射率。折射率。玻璃玻璃石臘石臘云母片云母片石臘石臘3）晶體有固定的熔點(diǎn)和溶解熱。）晶體有固定的熔點(diǎn)和溶解熱。A：晶體熔化曲線：晶體熔化曲線B：非晶體熔化曲線：非晶體熔化曲線ABbcdeTt3. 單晶體與多晶體單晶體與多晶體單晶體單晶體（single crystal ）：）：具有規(guī)則外形且各向異具有規(guī)則外形且各向異性的單個(gè)大晶體。如：石英、明礬等。性的單個(gè)大晶體。如：石英、明礬等。多晶體（多晶體（polycrystal）：）：有許多微小晶粒（單晶微粒）有許多微小晶粒（單晶微粒）組成，各晶粒間的排列呈現(xiàn)

5、無規(guī)則性。例：金屬、組成，各晶粒間的排列呈現(xiàn)無規(guī)則性。例：金屬、巖石等。巖石等。多晶體多晶體多晶體的特點(diǎn)：多晶體的特點(diǎn)：1）無規(guī)則外形。）無規(guī)則外形。2）各向同性。）各向同性。3）具有一定的熔點(diǎn)。）具有一定的熔點(diǎn)。4. 晶體的微觀結(jié)構(gòu)晶體的微觀結(jié)構(gòu)4.1 4.1 晶體原子排列的周期性晶體原子排列的周期性結(jié)點(diǎn)與空間點(diǎn)陣：結(jié)點(diǎn)與空間點(diǎn)陣：表示晶體粒子（分子、原子、離子或原表示晶體粒子（分子、原子、離子或原子集團(tuán)）質(zhì)心所在位置的點(diǎn)稱為子集團(tuán)）質(zhì)心所在位置的點(diǎn)稱為結(jié)點(diǎn)，結(jié)點(diǎn)，結(jié)點(diǎn)的整體稱為結(jié)點(diǎn)的整體稱為空空間點(diǎn)陣。間點(diǎn)陣。原子排列的周期性：原子排列的周期性：從點(diǎn)陣中某一結(jié)點(diǎn)出發(fā)，向某一方向延從點(diǎn)陣中某

6、一結(jié)點(diǎn)出發(fā)，向某一方向延展，經(jīng)過一定距離后，遇到另一結(jié)點(diǎn)，則經(jīng)過相同距離后，展，經(jīng)過一定距離后，遇到另一結(jié)點(diǎn)，則經(jīng)過相同距離后，必遇到第三個(gè)結(jié)點(diǎn)，這種距離稱為必遇到第三個(gè)結(jié)點(diǎn)，這種距離稱為平移周期。平移周期。 一般地，不同方向有不一般地，不同方向有不同的平移周期。同的平移周期。平移周期平移周期原胞：原胞：以一個(gè)結(jié)點(diǎn)為頂點(diǎn)，沿三個(gè)不同方向的平移周期為棱以一個(gè)結(jié)點(diǎn)為頂點(diǎn)，沿三個(gè)不同方向的平移周期為棱邊所做的平行六面體作為一個(gè)基本的幾何單元，稱為邊所做的平行六面體作為一個(gè)基本的幾何單元，稱為原胞。原胞。原胞的重復(fù)排列形成整個(gè)點(diǎn)陣。原胞的重復(fù)排列形成整個(gè)點(diǎn)陣。 原胞可以取最小的重復(fù)單元，原胞可以取最小

7、的重復(fù)單元，結(jié)點(diǎn)只在頂角上，內(nèi)部和面上都結(jié)點(diǎn)只在頂角上，內(nèi)部和面上都不含其他結(jié)點(diǎn)。不含其他結(jié)點(diǎn)。原胞原胞 為了反映晶體的對稱性，結(jié)為了反映晶體的對稱性，結(jié)晶學(xué)中所取的原胞體積不一定是晶學(xué)中所取的原胞體積不一定是最小的，但原胞邊長總是一個(gè)平最小的，但原胞邊長總是一個(gè)平移周期。移周期。點(diǎn)陣常數(shù)：點(diǎn)陣常數(shù)：原胞各邊的尺寸稱為原胞各邊的尺寸稱為點(diǎn)陣常數(shù)。點(diǎn)陣常數(shù)。三維空間點(diǎn)陣及原胞的取法三維空間點(diǎn)陣及原胞的取法 面心立方點(diǎn)陣和體心立方點(diǎn)陣的原胞面心立方點(diǎn)陣和體心立方點(diǎn)陣的原胞最小最小原胞原胞面心立面心立方原胞方原胞體心立體心立方原胞方原胞最小最小原胞原胞4.2 4.2 晶體結(jié)構(gòu)的對稱性晶體結(jié)構(gòu)的對稱性

8、對稱性：對稱性：將幾何圖形經(jīng)過適當(dāng)?shù)淖儞Q：平移、旋轉(zhuǎn)、將幾何圖形經(jīng)過適當(dāng)?shù)淖儞Q：平移、旋轉(zhuǎn)、鏡面反射等，其圖形完全回復(fù)原形。鏡面反射等，其圖形完全回復(fù)原形。晶體結(jié)構(gòu)的對稱性：晶體結(jié)構(gòu)的對稱性：將晶體經(jīng)過適當(dāng)變換：旋轉(zhuǎn)、將晶體經(jīng)過適當(dāng)變換：旋轉(zhuǎn)、平移、鏡面反射等操作，其微觀結(jié)構(gòu)復(fù)原。平移、鏡面反射等操作，其微觀結(jié)構(gòu)復(fù)原。晶體平移對稱性：晶體平移對稱性：任何晶體都具有平移對稱性（因?yàn)槠渲芷谌魏尉w都具有平移對稱性（因?yàn)槠渲芷谛裕?。性）。晶體晶體n度旋轉(zhuǎn)對稱性：度旋轉(zhuǎn)對稱性：晶體中存在旋轉(zhuǎn)對稱軸，使得晶體繞晶體中存在旋轉(zhuǎn)對稱軸，使得晶體繞此軸轉(zhuǎn)動(dòng)此軸轉(zhuǎn)動(dòng)2/n角度后能與自身重合。角度后能與自身重合。

9、由于周期性，由于周期性，n只能取只能取2、3、4、6。在結(jié)晶學(xué)中，根據(jù)原胞各邊所夾的角度，各邊的長短，以在結(jié)晶學(xué)中，根據(jù)原胞各邊所夾的角度，各邊的長短，以及結(jié)點(diǎn)在原胞中排列的情況，將晶體分為七個(gè)晶系，將空及結(jié)點(diǎn)在原胞中排列的情況，將晶體分為七個(gè)晶系，將空間點(diǎn)陣分為十四種類型。間點(diǎn)陣分為十四種類型。七個(gè)晶系七個(gè)晶系* *4.3 4.3 晶體結(jié)構(gòu)的分類晶體結(jié)構(gòu)的分類十四種空間點(diǎn)陣十四種空間點(diǎn)陣* * 4.4 4.4 晶體表面的影響晶體表面的影響晶體表面晶體表面: :晶體最外表的幾個(gè)原子層和吸附在它上面的原子、晶體最外表的幾個(gè)原子層和吸附在它上面的原子、分子及其覆蓋層。厚度幾個(gè)分子及其覆蓋層。厚度幾

10、個(gè)A 晶體表面不具有周期性；晶體表面不具有周期性； 晶體表面對晶體的性質(zhì)有重要的影響。晶體表面對晶體的性質(zhì)有重要的影響。例例 7.1 （P206 例題例題 1）立方點(diǎn)陣的點(diǎn)陣常數(shù)為立方點(diǎn)陣的點(diǎn)陣常數(shù)為 a，在面心立，在面心立方情形下，求：方情形下，求： （1）原胞體積；）原胞體積； （2）原胞的結(jié)點(diǎn)數(shù)；）原胞的結(jié)點(diǎn)數(shù)； （3）最近鄰的距離；）最近鄰的距離； （4）最近鄰結(jié)點(diǎn)的數(shù)目；）最近鄰結(jié)點(diǎn)的數(shù)目； （5）以頂點(diǎn)到面心連線為邊所形成的菱形作為原胞，此原胞）以頂點(diǎn)到面心連線為邊所形成的菱形作為原胞，此原胞的體積和包含的結(jié)點(diǎn)數(shù)。的體積和包含的結(jié)點(diǎn)數(shù)。 ACB解：解：（1）原胞體積：原胞體積： 3

11、a（2）原胞的結(jié)點(diǎn)數(shù)：原胞的結(jié)點(diǎn)數(shù)： 1186482（3）最近鄰的距離：最近鄰的距離： 22a（4）最近鄰結(jié)點(diǎn)的數(shù)目：最近鄰結(jié)點(diǎn)的數(shù)目：3412Oaxyz（5）22aaOAij 22aaOBjk 22aaOCik()VOA OBOC 222() ()44422aaaaaijkik34a此原胞包含的結(jié)點(diǎn)數(shù)：此原胞包含的結(jié)點(diǎn)數(shù)： 1作業(yè)：作業(yè)： P235：1(P209-219)1. 五種典型的結(jié)合力五種典型的結(jié)合力1.1 化學(xué)鍵化學(xué)鍵使晶體中粒子結(jié)合在一起的力?；瘜W(xué)鍵的強(qiáng)弱是以使晶體中粒子結(jié)合在一起的力?；瘜W(xué)鍵的強(qiáng)弱是以結(jié)合能的大小來衡量的。結(jié)合能的大小來衡量的?；瘜W(xué)鍵化學(xué)鍵離子鍵離子鍵共價(jià)鍵共價(jià)

12、鍵金屬鍵金屬鍵范德瓦爾斯鍵范德瓦爾斯鍵氫鍵氫鍵1.2 離子鍵離子鍵晶體中將正、負(fù)離子結(jié)合起來的靜電力叫做晶體中將正、負(fù)離子結(jié)合起來的靜電力叫做離子鍵，離子鍵，在離子鍵作用下組成的晶體，叫做在離子鍵作用下組成的晶體，叫做離子晶體。離子晶體。特點(diǎn)：特點(diǎn)：離子鍵為強(qiáng)化學(xué)鍵，因此離子晶體具有高的離子鍵為強(qiáng)化學(xué)鍵，因此離子晶體具有高的熔點(diǎn)，低的揮發(fā)性和大的硬度。熔點(diǎn)，低的揮發(fā)性和大的硬度。1.3 共價(jià)鍵共價(jià)鍵兩個(gè)原子間因共有電子而產(chǎn)生的結(jié)合力稱為兩個(gè)原子間因共有電子而產(chǎn)生的結(jié)合力稱為共價(jià)鍵，共價(jià)鍵，由共價(jià)鍵作用而形成的晶體稱為由共價(jià)鍵作用而形成的晶體稱為原子晶體。原子晶體。特點(diǎn)：特點(diǎn)：共價(jià)鍵的作用很強(qiáng)，

13、具有飽和性和方向性，共價(jià)鍵的作用很強(qiáng)，具有飽和性和方向性，原子晶體有硬度大、熔點(diǎn)高、導(dǎo)電性低、揮發(fā)性低原子晶體有硬度大、熔點(diǎn)高、導(dǎo)電性低、揮發(fā)性低的特點(diǎn)。的特點(diǎn)。金剛石結(jié)構(gòu)金剛石結(jié)構(gòu)1.4 金屬鍵金屬鍵金屬中的正離子與自由電子之間的作用力使各粒子結(jié)合在一金屬中的正離子與自由電子之間的作用力使各粒子結(jié)合在一起，這種結(jié)合力稱為起，這種結(jié)合力稱為金屬鍵。金屬鍵。由金屬鍵的作用而組成的晶體由金屬鍵的作用而組成的晶體叫做叫做金屬晶體。金屬晶體。特點(diǎn)：特點(diǎn)：金屬鍵可以很強(qiáng)，因此金屬具有高的熔點(diǎn)、高的硬度金屬鍵可以很強(qiáng)，因此金屬具有高的熔點(diǎn)、高的硬度和低的揮發(fā)性；金屬鍵無方向性，因此金屬的范性較大；由和低的

14、揮發(fā)性；金屬鍵無方向性，因此金屬的范性較大；由于存在電子氣，金屬具有良好的導(dǎo)電性和導(dǎo)熱性。于存在電子氣，金屬具有良好的導(dǎo)電性和導(dǎo)熱性。1.5 范德瓦爾斯鍵范德瓦爾斯鍵外層電子已飽和的原子和分子，在低溫下組成晶體時(shí)，粒子外層電子已飽和的原子和分子，在低溫下組成晶體時(shí)，粒子間有一定的間有一定的來自分子性偶極子來自分子性偶極子的電相互作用，也有的電相互作用，也有與兩分子與兩分子（或原子）中電子的瞬時(shí)位置有關(guān)（或原子）中電子的瞬時(shí)位置有關(guān)的吸引力，這種微弱的結(jié)的吸引力，這種微弱的結(jié)合力稱為合力稱為范德瓦爾斯鍵。范德瓦爾斯鍵。由范德瓦爾斯鍵的作用組成的晶體由范德瓦爾斯鍵的作用組成的晶體稱為稱為分子晶體。

15、分子晶體。特點(diǎn)：特點(diǎn)：在點(diǎn)陣結(jié)點(diǎn)上的粒子是分子，粒子間作用力在點(diǎn)陣結(jié)點(diǎn)上的粒子是分子，粒子間作用力較弱，因此分子晶體具有硬度小、熔點(diǎn)低、易于揮較弱，因此分子晶體具有硬度小、熔點(diǎn)低、易于揮發(fā)的特點(diǎn)。發(fā)的特點(diǎn)。1.6 氫鍵氫鍵由氫原子參與的一種特殊類型的化學(xué)鍵。氫原子由氫原子參與的一種特殊類型的化學(xué)鍵。氫原子H與電負(fù)性與電負(fù)性原子原子X之間形成共價(jià)鍵的同時(shí)，還通過范德瓦爾斯鍵與另一之間形成共價(jià)鍵的同時(shí)，還通過范德瓦爾斯鍵與另一電負(fù)性原子電負(fù)性原子Y結(jié)合：結(jié)合：XHY，其中，其中H與與Y的鍵合叫做的鍵合叫做氫鍵。氫鍵。特點(diǎn)：特點(diǎn)：氫鍵本質(zhì)上是范德瓦爾斯鍵，但有一定的飽和性和方氫鍵本質(zhì)上是范德瓦爾斯鍵

16、，但有一定的飽和性和方向性。向性。 大多數(shù)晶體的結(jié)合往往是幾種化學(xué)鍵共同作用的結(jié)果。大多數(shù)晶體的結(jié)合往往是幾種化學(xué)鍵共同作用的結(jié)果。石墨結(jié)構(gòu)石墨結(jié)構(gòu)范德瓦爾斯鍵范德瓦爾斯鍵共價(jià)鍵共價(jià)鍵金屬鍵金屬鍵2. 結(jié)合力的普遍特征和結(jié)合能結(jié)合力的普遍特征和結(jié)合能2.1 結(jié)合力的普遍特征結(jié)合力的普遍特征（1）結(jié)合力可以分為排斥力和吸引力兩部分；）結(jié)合力可以分為排斥力和吸引力兩部分；（2）當(dāng)兩相鄰粒子之間距離）當(dāng)兩相鄰粒子之間距離r較大時(shí)，吸引力大于較大時(shí)，吸引力大于排斥力，因而粒子間相互吸引；排斥力，因而粒子間相互吸引；（3）隨著距離的減小，吸引力和排斥力都增大，但）隨著距離的減小，吸引力和排斥力都增大，但

17、排斥力比吸引力增大得快，在排斥力比吸引力增大得快，在r為某一值為某一值r0時(shí)，合力時(shí)，合力為為0，粒子處于平衡狀態(tài)；，粒子處于平衡狀態(tài)；（4）當(dāng)粒子間距離比）當(dāng)粒子間距離比r0小時(shí)，排斥力大于吸引力，小時(shí)，排斥力大于吸引力，總體表現(xiàn)為粒子間互相排斥。總體表現(xiàn)為粒子間互相排斥。()mnpmnAAEmnrrddpEFr rr0 ：吸力：吸力r 振動(dòng)周期（振動(dòng)周期（ 10-13s ）外力作用時(shí)間外力作用時(shí)間定居時(shí)間定居時(shí)間推論：液體具有流動(dòng)性推論：液體具有流動(dòng)性3. *液晶液晶3.1 液晶概述液晶概述n 液晶是介于固態(tài)和液態(tài)之間的一種過渡狀態(tài)。液晶是介于固態(tài)和液態(tài)之間的一種過渡狀態(tài)。n 液晶的力學(xué)性

18、質(zhì)像液體：具有流動(dòng)性。液晶的力學(xué)性質(zhì)像液體：具有流動(dòng)性。n 液晶的光學(xué)性質(zhì)像晶體：各向異性。液晶的光學(xué)性質(zhì)像晶體：各向異性。n 液晶的分子排列：某一方向遠(yuǎn)程有序，另一方液晶的分子排列：某一方向遠(yuǎn)程有序，另一方向只有短程有序。向只有短程有序。n 液晶只能存在于一定的范圍液晶只能存在于一定的范圍 內(nèi)。內(nèi)。12( ,)T T3.2 液晶分類液晶分類n 棒狀分子沿上下方向整齊排列，棒狀分子沿上下方向整齊排列，但沿左右方向無規(guī)則排列。但沿左右方向無規(guī)則排列。向列型液晶：向列型液晶：n 電 場 對 此 類 液 晶 有 巨 大 的 影電 場 對 此 類 液 晶 有 巨 大 的 影響。響。用于制作各種顯示器件

19、。用于制作各種顯示器件。NoImageNoImage近晶型液晶：近晶型液晶：n 分子分層排列，每層內(nèi)分子排列方向分子分層排列，每層內(nèi)分子排列方向相同，相鄰層分子排列方向略有不同相同，相鄰層分子排列方向略有不同（夾角約（夾角約1515 ），形成螺旋結(jié)構(gòu)。），形成螺旋結(jié)構(gòu)。n 此類液晶對溫度十分敏感。此類液晶對溫度十分敏感。 金屬探測儀；金屬探測儀； 探測微電子中熱點(diǎn)（短路處）；探測微電子中熱點(diǎn)（短路處）； 檢查致冷機(jī)的漏熱；檢查致冷機(jī)的漏熱； 診斷疾病等。診斷疾病等。NoImageNoImage近晶型液晶：近晶型液晶：分子呈棒狀，排列成層，各層之間的分子呈棒狀，排列成層，各層之間的距離可變動(dòng)。但

20、分子不會來往于層間，距離可變動(dòng)。但分子不會來往于層間，只能在本層中活動(dòng)，這類液晶在排列只能在本層中活動(dòng)，這類液晶在排列的有序程度上和晶體相近，故稱為近的有序程度上和晶體相近，故稱為近晶型。晶型。NoImageNoImage(P240-244)1. 熱容熱容n 液體的（定壓）熱容與固體的熱容相差很少。液體的（定壓）熱容與固體的熱容相差很少。n 液體的定壓熱容與定容熱容相差較大（相對于固體）。液體的定壓熱容與定容熱容相差較大（相對于固體）。2. 熱膨脹熱膨脹n 體膨脹系數(shù)體膨脹系數(shù)VtV:體膨脹系數(shù)體膨脹系數(shù)n 液體的體膨脹系數(shù)比固體大，但比氣體小，并隨液體的體膨脹系數(shù)比固體大，但比氣體小，并隨著

21、溫度的升高而增大，隨著壓強(qiáng)的增大而減小。著溫度的升高而增大，隨著壓強(qiáng)的增大而減小。n 液體熱膨脹原因：液體熱膨脹原因：1）引力和斥力的不對稱；）引力和斥力的不對稱；2）液體內(nèi)部空隙的出現(xiàn)。）液體內(nèi)部空隙的出現(xiàn)。3. 熱傳導(dǎo)熱傳導(dǎo)液體熱傳導(dǎo)系數(shù)很小，所以通常利用對流來傳熱。液體熱傳導(dǎo)系數(shù)很小，所以通常利用對流來傳熱。4. 擴(kuò)散擴(kuò)散n 液體的擴(kuò)散系數(shù)比固體稍大，但比氣體小很多（只有氣液體的擴(kuò)散系數(shù)比固體稍大，但比氣體小很多（只有氣體的十萬分之一）。體的十萬分之一）。n 與固體類似，液體的擴(kuò)散系數(shù)可表為：與固體類似，液體的擴(kuò)散系數(shù)可表為：液體的擴(kuò)散系數(shù)隨溫度的升高而增大。液體的擴(kuò)散系數(shù)隨溫度的升高而

22、增大。/0W kTDD eW：分子從一個(gè)位置轉(zhuǎn)向另一個(gè)位置時(shí)的激活能。：分子從一個(gè)位置轉(zhuǎn)向另一個(gè)位置時(shí)的激活能。5. 黏性黏性n 液體的黏性系數(shù)比氣體大很多。液體的黏性系數(shù)比氣體大很多。n 液體的黏性系數(shù)隨溫度的變化規(guī)律與氣體不同：液體的黏性系數(shù)隨溫度的變化規(guī)律與氣體不同：T氣體：氣體：液體：液體：/eW kT/0eW kT(P244-260)1.1.表面張力與表面能表面張力與表面能FFL1.1 表面張力表面張力FL張力系數(shù)張力系數(shù) ：作用于液體表面使液體表面有收作用于液體表面使液體表面有收縮傾向的一種力：縮傾向的一種力：單位長度直線兩旁液面的相互拉力。單位長度直線兩旁液面的相互拉力。（N/m

23、） 與液體成分、溫度和參雜有關(guān)。與液體成分、溫度和參雜有關(guān)。1.2 表面能表面能ES 2FL AFx2 L x表面能表面能E：等溫（等溫（ 為常量）條件下能轉(zhuǎn)化為機(jī)械為常量）條件下能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的表面內(nèi)能部分，又稱能的表面內(nèi)能部分，又稱表面自由能。表面自由能。張力系數(shù)張力系數(shù) ：增加單位表面積所增加的表面自由能。增加單位表面積所增加的表面自由能。FLxabAS 2SL x 在無外場時(shí)，液體有盡可能減小表面積的趨勢。在無外場時(shí)，液體有盡可能減小表面積的趨勢。 橄欖油橄欖油水酒精水酒精水酒精橄欖油2.2.表面張力產(chǎn)生的微觀機(jī)制表面張力產(chǎn)生的微觀機(jī)制sss表面層表面層液面液面n 表面層中的分子所受的

24、引力不平衡，其合力垂直于液面表面層中的分子所受的引力不平衡，其合力垂直于液面指向液體內(nèi)部，有使液體盡量縮小其表面積的作用。指向液體內(nèi)部，有使液體盡量縮小其表面積的作用。n 與內(nèi)部分子相比，表面層中的分子缺少了一些能吸引它與內(nèi)部分子相比，表面層中的分子缺少了一些能吸引它的分子，因而引力所引起的負(fù)勢能減少一些，即勢能高了的分子，因而引力所引起的負(fù)勢能減少一些，即勢能高了一些。表面越大，表面層的勢能就越大，因此液體有盡量一些。表面越大，表面層的勢能就越大，因此液體有盡量縮小其表面積的趨勢?？s小其表面積的趨勢。F3.3.球形液面內(nèi)外的壓強(qiáng)差球形液面內(nèi)外的壓強(qiáng)差dF1dF2dFrOCdldFdl1dds

25、inFFsin dl1sin dFl2sinr 22 rR1ie22FppprR ipep22e1iprFpr2pppR ie凸形液面：凸形液面：pepi 凹形液面：凹形液面：2pppR ie 球形液膜球形液膜4pppR ie內(nèi)pepipipe4.4.任意彎曲液面內(nèi)外的壓強(qiáng)差任意彎曲液面內(nèi)外的壓強(qiáng)差1211()pRR ON：曲面法線曲面法線P1、P2：過法線且相互垂直的平面過法線且相互垂直的平面A1 B1、A2 B2 ： P1、P2與曲面的與曲面的 交線（正截口）交線（正截口）R1、R2：正截口正截口A1 B1、A2 B2 的的 曲率半徑曲率半徑例例 7.2 在在深為深為5.0mh 的水池底部

26、產(chǎn)生許多直徑為的水池底部產(chǎn)生許多直徑為55.0 10 md的氣泡， 當(dāng)它們等溫地上升到水面時(shí)，的氣泡， 當(dāng)它們等溫地上升到水面時(shí)，這些氣泡的直徑這些氣泡的直徑約約為多大？為多大？已知已知水的表面張力系數(shù)水的表面張力系數(shù)27.3 10 N/m。 dhppd02/2ppghd02/2ppd 3344( )()3232ddpp330044pghdpddd解：解：dhppd0p33000pgh dp d3300044pghdpddd1/301/3004/4/ (1/)pghdddpdgh p 55.68 10 (m)dhppd0p近似計(jì)算：近似計(jì)算：330044pghdpddd忽略：忽略：44 dd和1/3001/ddgh p 計(jì)入：計(jì)入：44 dd和5.1 5.1 潤濕與不潤濕潤濕與不潤濕潤濕潤濕: :液體和固體接觸層（附著層）有擴(kuò)展的趨勢。液體和固體接觸層（附著層）有擴(kuò)展的趨勢。不潤濕不潤濕: :附著層有收縮的趨勢。附著層有收縮的趨勢。5.5.液體與固體接觸處的表面現(xiàn)象液體與固體接觸處的表面現(xiàn)象接觸角：接觸角：固與液接觸處，液體表面與固體表面切線的夾角固與液接觸處，液體表面與固體表面切線的