2021-2022學(xué)年高二物理競(jìng)賽課件：流體力學(xué)的液體流動(dòng)

1、流體力學(xué)的液體流動(dòng)h 在相同溫度下，彎曲液面上的飽和蒸氣壓和水平液面上的飽和蒸氣壓是不相同的。飽和蒸氣壓飽和狀態(tài)：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)逸出液面的分子數(shù)和返回液面的分子數(shù)相等，液面上的蒸氣密度保持一個(gè)穩(wěn)定的數(shù)值，這種狀態(tài)稱為飽和狀態(tài)。飽和蒸氣壓：飽和狀態(tài)蒸氣的壓強(qiáng)稱為飽和蒸氣壓。（1-14） 開(kāi)爾文方程(Kelvin formula ）它表示：(1)液滴半徑越小，與之相平衡的蒸氣壓就越大；(2)當(dāng)r時(shí)，即平面液體， ；(3)凹面(r為負(fù)值)上的平衡蒸氣壓小于 。 （1-14） 與凹液面相反，由于凸液面上有較大的飽和蒸氣壓，蒸氣就不容易在凸液面上凝結(jié)，特別是使蒸氣凝結(jié)為液滴發(fā)生困難。在液滴形成的最初階段，液

2、滴十分小，凸液面的曲率半徑非常小，相應(yīng)的飽和蒸氣壓相當(dāng)大，有時(shí)蒸氣壓已超過(guò)平液面上的飽和蒸氣壓幾倍以上，仍無(wú)法凝結(jié)成液滴，這種蒸氣稱為過(guò)飽和蒸氣。如果在蒸氣中引入塵埃、雜質(zhì)等微粒，凝結(jié)便容易發(fā)生。這是因?yàn)檫@些微粒表面附上一層液體后便成為相當(dāng)大的液滴，蒸氣的凝結(jié)便在微粒表面發(fā)生，這種微粒稱為凝結(jié)核。在有凝結(jié)核的情況下，蒸氣壓只需超過(guò)平液面上飽和蒸氣壓的百分之幾，液滴便可形成。人工降雨有時(shí)就是引入凝結(jié)核來(lái)產(chǎn)生雨滴的，在不降水的冷云或混合云中，水滴、蒸氣、冰晶呈相對(duì)穩(wěn)定的狀態(tài)；此時(shí)，若將碘化銀粉末引入云中時(shí)就可作為凝結(jié)核而產(chǎn)生大量冰晶，破壞平衡而達(dá)到人工降水的目的。我國(guó)農(nóng)民很早就發(fā)明了用熏煙來(lái)防止霜

3、凍的方法，試簡(jiǎn)述其原理。應(yīng)用1-人工降雨 原理應(yīng)用2-噴霧干燥噴霧干燥過(guò)程正好相反，在噴霧中將液體噴成小液滴，因小液滴蒸氣壓高，使得液體不易凝結(jié)成水滴，易于干燥。 應(yīng)用3-液體蒸餾 在液體蒸餾過(guò)程中剛開(kāi)始形成的極小氣泡，由于小氣泡半徑為負(fù)值，泡內(nèi)飽和蒸氣壓極低，遠(yuǎn)小于外壓，致使氣泡難以形成，導(dǎo)致液體成為過(guò)熱液體。而過(guò)熱易發(fā)生爆沸，是導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)室和工廠出事故的原因。若加入沸石或插入毛細(xì)管，因沸石的多孔性，已有較大的氣泡存在，泡內(nèi)壓力不至很小因而可防止過(guò)熱爆沸現(xiàn)象。此外Kelvin方程還可應(yīng)用于晶體的溶解度，并表明小晶體具有較大的溶解度，從而能說(shuō)明溶液的過(guò)飽和液體的過(guò)冷現(xiàn)象等。應(yīng)用4-毛細(xì)凝聚現(xiàn)象

4、在毛細(xì)凝聚現(xiàn)象中，如果毛細(xì)管越細(xì)，則與液體成平衡的飽和蒸汽壓就越小，所以在蒸汽壓小于正常飽和蒸汽壓時(shí)就會(huì)發(fā)生毛細(xì)管凝聚現(xiàn)象。土壤、纖維織物以及大多數(shù)植物葉面都含很多的毛細(xì)管孔隙，由于水份在毛細(xì)管中潤(rùn)濕呈凹液面，故對(duì)平面液體尚未達(dá)到飽和的蒸汽壓，在毛細(xì)管中可能開(kāi)始凝結(jié)，因此，土壤中的毛細(xì)管結(jié)構(gòu)具有保持水份的作用。這也解釋了為什么大多數(shù)植物葉面在早晨呈現(xiàn)露珠 h1234得分析2考慮毛細(xì)管直徑很小時(shí)，0，此時(shí)類似可推得凸圖液面附近得壓強(qiáng)結(jié)論 1.凹液面上方的飽和蒸氣壓小于平液面上方的飽和蒸汽壓； 2.凸液面上方的飽和蒸氣壓大于平液面上方的飽和蒸汽壓； 從微觀上看，在凹液面下任一分子M逸出液面所需作的

5、功比平液面時(shí)要大，因與平液面相比，它要多克服凹液面與平液面AB之間那部分液體分子的引力，如圖(a)所示。因此，在相同溫度下單位時(shí)間內(nèi)逸出的分子數(shù)比平液面要少，當(dāng)達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡時(shí)，凹液面上方的飽和蒸氣壓相應(yīng)的也比平液面時(shí)小。同理，對(duì)于凸液面，分子M逸出液面時(shí)，與平液面相比，它不必克服凸液面與平液面之間那部分分子的引力，如圖（b)所示，在動(dòng)態(tài)平衡時(shí)，凸液面上方的蒸氣密度大于相同溫度下平液面上方的蒸氣密度，所以凸液面上方的飽和蒸氣壓比平液面時(shí)大。 由于分子引力有效作用距離很短，只有在彎曲液面曲率半徑很小的情況下，平液面與彎曲液面上方的飽和蒸氣壓的差異才能顯示出來(lái)。MBA(a)BMA(b) 土壤的吸濕量

6、與大氣的相對(duì)濕度有關(guān)，關(guān)系如圖所示。這是因?yàn)橥寥乐械拿?xì)管水具有凹液面，飽和蒸氣壓比平液面的小，當(dāng)大氣中的水汽尚未達(dá)到飽和狀態(tài)，即相對(duì)濕度還沒(méi)有達(dá)到100時(shí)，這些水汽在毛細(xì)管的凹液面上方卻已達(dá)到飽和狀態(tài)，開(kāi)始凝結(jié)，從土壤吸濕量與空氣相對(duì)濕度關(guān)系氣中吸收大量水分。123o80100B百克干土吸水 實(shí)驗(yàn)測(cè)得，當(dāng)相對(duì)濕度低于80的，每100g干土只能吸收1g左右的水分，當(dāng)相對(duì)濕度高于80時(shí)，同種土壤吸濕量大增，每100g干土可吸收2g以上的水分。 hBACP0解：如圖A、B為同一水面上的兩點(diǎn)，根據(jù)流體靜力學(xué)， 例： 將一充滿水銀的氣壓計(jì)管底下端浸在容器中，如圖5-18所示。管內(nèi)截面直徑d0.4cm，管內(nèi)、外水銀面的高度差h758mm。試求大氣壓強(qiáng)。(已知水銀密度度：136gcm3， 54010-3