液體的表面現(xiàn)象

液體的表面現(xiàn)象1第一頁(yè)，共四十二頁(yè)，2022年，8月28日一.液體具有收縮其表面的性質(zhì)二.表面張力三.液體表面分子受力及表面能第一節(jié)表面張力和表面能2第二頁(yè)，共四十二頁(yè)，2022年，8月28日一.液體具有收縮其表面的性質(zhì)

荷葉上的水珠、玻璃板上的水銀小球、滴藥管緩慢流出的液滴都趨于成球形表面張力和表面能3第三頁(yè)，共四十二頁(yè)，2022年，8月28日液體有收縮其表面的趨勢(shì),即液體總是力圖使其表面收縮到最小.液體的表面類似于一張拉緊的彈性膜，使液面處在有收縮趨向的張力作用下——表面張力。（a）（b）表面張力和表面能4第四頁(yè)，共四十二頁(yè)，2022年，8月28日二.表面張力設(shè)想在液體的表面劃一條長(zhǎng)度為l的分界線，將液面分為兩部分，這兩部分將相互牽引，牽引力即為表面張力，其大小為

f=l其方向與液體表面相切，并與分界線l垂直.-表面張力系數(shù)，是液體性質(zhì)的表現(xiàn).單位:N·m-1對(duì)于一定的液體，隨溫度上升而減小.還與雜質(zhì)成分及濃度有關(guān).l表面張力和表面能5第五頁(yè)，共四十二頁(yè)，2022年，8月28日三.液體表面分子受力及表面能表面張力起源于液體分子力rf分子力作用半徑：分子力能夠發(fā)生的作用的最大分子間距，r0~10-9米分子力是使固體、液體分子聚集的主要因素分子力作用球：以分子中心為球心、以分子力作用半徑為半徑所作的球。r0表面張力和表面能6第六頁(yè)，共四十二頁(yè)，2022年，8月28日三.液體表面分子受力及表面能??????ABC球內(nèi)液體分子分布均勻，合力為零球內(nèi)液體分子分布不均勻，合力不為零A分子：B、C分子：?

1.液體的表面層表面層表面張力和表面能7第七頁(yè)，共四十二頁(yè)，2022年，8月28日三.液體表面分子受力及表面能2.表面層的特點(diǎn)表面層內(nèi)的分子受到垂直液面指向液體內(nèi)部的引力要把液體內(nèi)部的分子移到表面層中來(lái)，就要克服上述引力做功，從而使分子勢(shì)能增加，即表面層內(nèi)的分子具有較大的勢(shì)能——表面能。?

受力能量表面張力和表面能8第八頁(yè)，共四十二頁(yè)，2022年，8月28日任何系統(tǒng)，它的勢(shì)能有減小到最小的趨勢(shì)，處于穩(wěn)定狀態(tài)。所以液體表面層中的分子有盡量擠入液體內(nèi)部的趨勢(shì)，從而使表面層面積有盡可能縮小的趨勢(shì)，宏觀表現(xiàn)為表面張力。3.表面能液體表面層分子比內(nèi)部分子所多出的勢(shì)能總和。表面張力和表面能9第九頁(yè)，共四十二頁(yè)，2022年，8月28日四.表面張力系數(shù)與表面能的關(guān)系lMN金屬框滑動(dòng)金屬絲MNF=2l外力做功W=Fx=2lx=

S=E液膜外力F2lFx表面張力和表面能10第十頁(yè)，共四十二頁(yè)，2022年，8月28日例求當(dāng)半徑r=2.0*10-6m的許多小水滴融合成一個(gè)半徑R=2.0*10-3m的大水滴時(shí),所釋放的能量.水的表面張力系數(shù),α=7.3*10-2N/m3.7*10-3J11第十一頁(yè)，共四十二頁(yè)，2022年，8月28日第二節(jié)彎曲液面的附加壓強(qiáng)

一.水平液面的附加壓強(qiáng)二.球形凸液面的附加壓強(qiáng)三.球形凹液面的附加壓強(qiáng)五.典型應(yīng)用——連通的氣泡四.球形液膜12第十二頁(yè)，共四十二頁(yè)，2022年，8月28日f(shuō)fp0pffp0pffp0p表面張力f通過(guò)分析一小塊液面的平衡條件討論不同彎曲程度的液面產(chǎn)生的壓強(qiáng)差液面外部的大氣壓強(qiáng)p0液體內(nèi)部壓強(qiáng)p三力平衡第二節(jié)彎曲液面的附加壓強(qiáng)13第十三頁(yè)，共四十二頁(yè)，2022年，8月28日附加壓強(qiáng):液體表面存在著張力，若液面彎曲，表面張力與彎曲液面相切，使得彎曲液面凹側(cè)壓強(qiáng)較大，液面內(nèi)外壓強(qiáng)不相等，存在壓強(qiáng)差，稱為彎曲液面附加壓強(qiáng)。其中，ps-附加壓強(qiáng)，pi-液體內(nèi)部壓強(qiáng)，po-液體外部壓強(qiáng)14第十四頁(yè)，共四十二頁(yè)，2022年，8月28日f(shuō)=0p0=p液面不產(chǎn)生附加壓強(qiáng)討論無(wú)厚度液面ffp0pp0=pp0=p一.水平液面的附加壓強(qiáng)彎曲液面的附加壓強(qiáng)15第十五頁(yè)，共四十二頁(yè)，2022年，8月28日f(shuō)fp0pSrff1f2

f=

l

f1=lsin

f2=lcos

f2=

f2=0

f=f1

=

f1=

lsin

f0p0+ps

=

ppsfSR二.球形凸液面的附加壓強(qiáng)彎曲液面的附加壓強(qiáng)16第十六頁(yè)，共四十二頁(yè)，2022年，8月28日凸液面產(chǎn)生指向液體內(nèi)部附加壓強(qiáng)ffp0pSrff1f2ps二.球形凸液面的附加壓強(qiáng)彎曲液面的附加壓強(qiáng)17第十七頁(yè)，共四十二頁(yè)，2022年，8月28日

f=2

l

f1=2lsin

f2=2lcos

f0p0-ps=

pffp0prff1f2R

Sps凹液面產(chǎn)生指向液體外部附加壓強(qiáng)三.球形凹液面的附加壓強(qiáng)彎曲液面的附加壓強(qiáng)18第十八頁(yè)，共四十二頁(yè)，2022年，8月28日第二節(jié)彎曲液面的附加壓強(qiáng)ffp0pffp0pffp0p不產(chǎn)生附加壓強(qiáng)ps球形凹液面指向液體外部球形凸液面指向液體內(nèi)部水平液面產(chǎn)生附加壓強(qiáng)ps19第十九頁(yè)，共四十二頁(yè)，2022年，8月28日pspsp0piR1R2pBso四.球形液膜彎曲液面的附加壓強(qiáng)20第二十頁(yè)，共四十二頁(yè)，2022年，8月28日第二節(jié)彎曲液面的附加壓強(qiáng)P1<P2結(jié)果是大泡越大，小泡越小。R1>R2五.典型應(yīng)用——連通的氣泡彎曲液面的附加壓強(qiáng)21第二十一頁(yè)，共四十二頁(yè)，2022年，8月28日例題課本p975-1222第二十二頁(yè)，共四十二頁(yè)，2022年，8月28日三.氣體栓塞一.潤(rùn)濕現(xiàn)象二.毛細(xì)現(xiàn)象以下不講第三節(jié)毛細(xì)現(xiàn)象23第二十三頁(yè)，共四十二頁(yè)，2022年，8月28日24第二十四頁(yè)，共四十二頁(yè)，2022年，8月28日一.潤(rùn)濕現(xiàn)象???????????現(xiàn)象原因附著層內(nèi)的分子所受分子力不對(duì)稱附著層?????????潤(rùn)濕不潤(rùn)濕附著力內(nèi)聚力毛細(xì)現(xiàn)象25第二十五頁(yè)，共四十二頁(yè)，2022年，8月28日接觸角固體與液體接觸處，固體表面與液體表面的切線所夾的通過(guò)液體內(nèi)部的角<90——潤(rùn)濕

>90——不潤(rùn)濕

=0——完全潤(rùn)濕

=180——完全不潤(rùn)濕

一.潤(rùn)濕現(xiàn)象毛細(xì)現(xiàn)象26第二十六頁(yè)，共四十二頁(yè)，2022年，8月28日h二.毛細(xì)現(xiàn)象27第二十七頁(yè)，共四十二頁(yè)，2022年，8月28日二.毛細(xì)現(xiàn)象現(xiàn)象原因hh將毛細(xì)管插入液體中，管中的液面會(huì)上升或下降。潤(rùn)濕與不潤(rùn)濕現(xiàn)象造成了彎曲液面，從而產(chǎn)生了附加壓強(qiáng)，在其作用下液面上升或下降。潤(rùn)濕不潤(rùn)濕毛細(xì)現(xiàn)象28第二十八頁(yè)，共四十二頁(yè)，2022年，8月28日二.毛細(xì)現(xiàn)象分析h?A?B?CRrpC=p0pB=pA+gh=pCr潤(rùn)濕情況毛細(xì)現(xiàn)象29第二十九頁(yè)，共四十二頁(yè)，2022年，8月28日h?A?B?CR二.毛細(xì)現(xiàn)象分析pA=pB=gh+pC不潤(rùn)濕情況pC=p0討論與成正比;與r成反比，管子越細(xì)，毛細(xì)現(xiàn)象越明顯。r毛細(xì)現(xiàn)象30第三十頁(yè)，共四十二頁(yè)，2022年，8月28日三.氣體栓塞現(xiàn)象原因潤(rùn)濕液體在細(xì)管中流動(dòng)時(shí)，管中氣泡多時(shí)就可能將管子阻塞，使流動(dòng)受阻。氣泡表面的彎曲液膜所產(chǎn)生的附加壓強(qiáng)。毛細(xì)現(xiàn)象31第三十一頁(yè)，共四十二頁(yè)，2022年，8月28日三.氣體栓塞aeremia毛細(xì)現(xiàn)象

液體在細(xì)管中流動(dòng)時(shí),如果管中有氣泡,液體的流動(dòng)將會(huì)受到阻礙,氣泡多時(shí)可發(fā)生阻塞,這種現(xiàn)象稱為氣體栓塞.液柱不動(dòng)32第三十二頁(yè)，共四十二頁(yè)，2022年，8月28日當(dāng)時(shí)液柱開始移動(dòng)33第三十三頁(yè)，共四十二頁(yè)，2022年，8月28日Δp＞nδ液柱開始移動(dòng)有幾個(gè)氣泡，就產(chǎn)生幾個(gè)P的阻力，若總壓強(qiáng)差不足以克服這種阻力，就不能推動(dòng)氣泡和液柱一起波動(dòng)，從而形成栓塞。管子越細(xì)，氣泡曲率越小，也就越容易產(chǎn)生栓塞。34第三十四頁(yè)，共四十二頁(yè)，2022年，8月28日三.氣體栓塞輸液管中的氣泡會(huì)造成栓塞從而影響輸液速度；微血管中若出現(xiàn)氣泡很容易形成栓塞潛水員從深水處上升、患者從高壓氧艙中出來(lái)，都要有適當(dāng)?shù)木彌_時(shí)間，以防在高壓時(shí)溶解于血液中的過(guò)量氣體迅速釋放，在微血管中造成栓塞。實(shí)際意義毛細(xì)現(xiàn)象35第三十五頁(yè)，共四十二頁(yè)，2022年，8月28日一.表面活性物質(zhì)二.吸附三.肺泡的表面張力Bujiang第四節(jié)表面活性物質(zhì)36第三十六頁(yè)，共四十二頁(yè)，2022年，8月28日一.表面活性物質(zhì)表面張力系數(shù)

與雜質(zhì)的加入有關(guān)加入后能夠降低液體表面張力系數(shù)的物質(zhì)水的表面活性物質(zhì)有肥皂、膽堿、蛋黃素等加入后能夠增加液體表面張力系數(shù)的物質(zhì)水的表面活性物質(zhì)有氯化鈉、糖類、淀粉等表面活性物質(zhì)表面非活性物質(zhì)表面活性物質(zhì)37第三十七頁(yè)，共四十二頁(yè)，2022年，8月28日一.表面活性物質(zhì)表面活性物質(zhì)溶入液體后，溶劑分子對(duì)溶質(zhì)分子的引力要小于溶劑分子之間的引力，使得溶劑分子更易進(jìn)入液體內(nèi)部而溶質(zhì)分子在表面層中的濃度增大——使表面能趨于最小。少量表面活性物質(zhì)就可以在很大程度上影響液體表面的性質(zhì)而表面非活性物質(zhì)要溶入液體后，這些物質(zhì)的分子將盡可能地離開表面層，進(jìn)入液體內(nèi)部，結(jié)果使液體內(nèi)部溶質(zhì)的濃度比表面層中的大——使表面能趨于最小。毛細(xì)現(xiàn)象38第三十八頁(yè)，共四十二頁(yè)，2022年，8月28日固體也具有把表面能減到最小的趨勢(shì)。二.吸附固體通過(guò)在表面吸上一層表面活性物質(zhì)（表面能?。┑姆肿觼?lái)達(dá)到這一目的。氣體或液體分子附著在固體表面的現(xiàn)象稱為吸附。固體的吸附能力與其表面面積成正比，隨溫度的增加而減弱。醫(yī)學(xué)中利用粉狀的白陶土或活性炭吸附胃腸道中的細(xì)菌、色素及食物分解出來(lái)的毒素。毛細(xì)現(xiàn)象39第三十九頁(yè)，共四十二頁(yè)，2022年，8月28日三.肺泡的表面張力肺支氣管小支氣管氣管囊狀氣室肺泡（小氣囊）肺泡是呼吸過(guò)程中氣體交換的場(chǎng)所毛細(xì)現(xiàn)象40第四十頁(yè)，共四十二頁(yè)，2022年，8月28日三.肺泡的表面張力P1P0吸氣時(shí)，要求P1<P0胸腔擴(kuò)張可以形成1.2~1.3kPa的負(fù)壓；球形肺泡表面粘性組織液所產(chǎn)生的附加壓強(qiáng)為肺泡靠分泌一種表面活性物質(zhì)（磷脂類物質(zhì)），控制調(diào)節(jié)肺泡的表面