表面張力和毛細(xì)現(xiàn)象

表面張力和毛細(xì)現(xiàn)象第1頁(yè)，共44頁(yè)，2023年，2月20日，星期四1）引言2）Pascal原理3)Bernoulli方程4）虹吸現(xiàn)象（Siphonage)5)結(jié)束語(yǔ)Pascal原理及Bernoulli方程復(fù)習(xí)第2頁(yè)，共44頁(yè)，2023年，2月20日，星期四靜水壓力力是物體之間的相互作用壓力是流體內(nèi)部單位面積的的作用力壓力垂直于作用面流體壓力與位置有關(guān)，與方向無(wú)關(guān)，即：同一位置，各個(gè)方向的壓力相等力的單位是Newton，符號(hào)N;壓力的單位是Pascal，符號(hào)Pa;1N=1kgm/s2,1Pa=1N/m2,1MPa=106Pa單位符號(hào)的確定規(guī)則第3頁(yè)，共44頁(yè)，2023年，2月20日，星期四Pascal`slaworPascal`sprincipleAchangeinthepressureofanenclosedincompressiblefluidisconveyedundiminishedtoeverypartofthefluidandtothesurfacesofitscontainerΔP=ρgΔHFromWikipedia,thefreeencyclopediaThedifferenceofpressureduetoadifferenceinelevationwithinafluidcolumnisgivenby:第4頁(yè)，共44頁(yè)，2023年，2月20日，星期四Pascal`slaworPascal`sprinciple高度變化所引起的壓力差異ΔP=ρgΔHThedifferenceofpressureduetoadifferenceinelevationwithinafluidcolumnisgivenby:SPA=SPB+ρg（HB

-H

A)S力平衡方程PAPBHB第5頁(yè)，共44頁(yè)，2023年，2月20日，星期四Pascal`slaworPascal`sprinciple高度變化所引起的壓力差異ΔP=ρgΔHPAPBSPA

=SPB+ρg（HB

-H

A)S力平衡方程HBPA

+ρgH

A

=PB

+

ρgHB靜止流體重力勢(shì)能與壓力能總和守恒第6頁(yè)，共44頁(yè)，2023年，2月20日，星期四第7頁(yè)，共44頁(yè)，2023年，2月20日，星期四煙囪的作用PAPBPBΔP外=ρ冷gΔH，大ΔP內(nèi)

=ρ熱gΔH，小假如不流動(dòng)：煙囪出口處熱空氣壓力較高，因而壓力也是能量，其來(lái)源是………第8頁(yè)，共44頁(yè)，2023年，2月20日，星期四煙囪的作用PAPBPB礦井自然通風(fēng)系統(tǒng)冬天夏天壓力也是能量，其來(lái)源是………第9頁(yè)，共44頁(yè)，2023年，2月20日，星期四Bernoulli方程PA

+ρgH

A

=PB

+

ρgHB靜止流體重力勢(shì)能與壓力能總和守恒PHV流體從水面到出口將重力勢(shì)能轉(zhuǎn)換為壓力能，再將壓力能轉(zhuǎn)換為動(dòng)能第10頁(yè)，共44頁(yè)，2023年，2月20日，星期四Bernoulli方程PHP

+ρgH

+ρV

2/2=常數(shù)不考慮流動(dòng)的損失，重力勢(shì)能、壓力能和動(dòng)能的總和守恒流體從水面到出口將重力勢(shì)能轉(zhuǎn)換為壓力能，再將壓力能轉(zhuǎn)換為動(dòng)能出流速度出流是一個(gè)準(zhǔn)靜態(tài)過(guò)程與自由落體運(yùn)動(dòng)的速度完全相同第11頁(yè)，共44頁(yè)，2023年，2月20日，星期四Bernoulli方程PHP

+ρgH

+ρV

2/2=常數(shù)不考慮流動(dòng)的損失，重力勢(shì)能、壓力能和動(dòng)能的總和守恒出流速度沿程阻力損失局部阻力損失流體能量P

+ρgH

+ρV

2/2實(shí)際上逐步降低第12頁(yè)，共44頁(yè)，2023年，2月20日，星期四Bernoulli方程PH出流速度沿程阻力損失局部阻力損失流體能量P

+ρgH

+ρV

2/2實(shí)際上逐步降低沿程阻力損失：沿直管流動(dòng)，流體與管壁摩擦引起的，與管徑成反比，與動(dòng)能成正比，比例系數(shù)與流體、管道粗糙特征等有關(guān)。第13頁(yè)，共44頁(yè)，2023年，2月20日，星期四Bernoulli方程PH出流速度沿程阻力損失局部阻力損失流體能量P

+ρgH

+ρV

2/2實(shí)際上逐步降低局部阻力損失：因流體運(yùn)動(dòng)的速度大小和方向改變而引起的能量損失，與動(dòng)能成正比，比例系數(shù)與流體、管道（速度改變）特征等有關(guān)。第14頁(yè)，共44頁(yè)，2023年，2月20日，星期四用塑料水管澆花，縮小其出口面積能使水流噴到更遠(yuǎn)的地方一般的說(shuō)法是，面積減小，速度增大，因而可以噴得更遠(yuǎn)。說(shuō)這句話時(shí)，實(shí)際上心中有這樣的一個(gè)認(rèn)識(shí)：改變出口面積時(shí)水管的出流量不變。不過(guò)，

若將管子完全捏住，流量等于0，速度？！澆花水的塑料管第15頁(yè)，共44頁(yè)，2023年，2月20日，星期四減小出口面積，增大整個(gè)系統(tǒng)的流動(dòng)阻力，因而流量減小；出口面積為零，流量為零。流量減小，水到達(dá)出口處的壓力損失就減小，使得出口處的壓力增大；流量為零，出口處壓力--出口處壓力增大，噴出速度就有可能增大，水流也就有可能噴到更遠(yuǎn)的地方。不過(guò)--澆花水的塑料管第16頁(yè)，共44頁(yè)，2023年，2月20日，星期四水暖為什么由上而下供應(yīng)用用戶利用流體的重力勢(shì)能克服流動(dòng)阻力第17頁(yè)，共44頁(yè)，2023年，2月20日，星期四虹吸：利用曲管將液體經(jīng)高于液面的地方引向低于液面Asiphonisacontinuoustubethatallowsliquidtodrainfromareservoirthroughanintermediatepointthatishigherthanthereservoir,theflowbeingdrivenonlybythedifferenceinhydrostaticpressurewithoutanyneedforPumping.Itisnecessarythatthefinalendofthetubebelowerthantheliquidsurfaceinthereservoir.第18頁(yè)，共44頁(yè)，2023年，2月20日，星期四有什么用途？水往低處流是內(nèi)因，本性;大氣壓是外因，環(huán)境；而曲管內(nèi)充滿水是觸發(fā)條件，機(jī)遇！AOBH*H*AOB虹吸現(xiàn)象1）金魚(yú)缸換水2）當(dāng)年吃車加油3）清洗豬肺4）等等第19頁(yè)，共44頁(yè)，2023年，2月20日，星期四虹吸現(xiàn)象AOOAOOBAOOB戒杯量變引起質(zhì)變質(zhì)變不可逆轉(zhuǎn)臨界點(diǎn)隱蔽難知AOBB貪第20頁(yè)，共44頁(yè)，2023年，2月20日，星期四《辭?！?縮印本上海辭書(shū)出版社1999年．定價(jià)230元

虹吸現(xiàn)象：裝置通常處在大氣中，但即使兩貯水器液面為真空，虹吸現(xiàn)象也能實(shí)現(xiàn)《辭海》2244頁(yè)

H*H*？？第21頁(yè)，共44頁(yè)，2023年，2月20日，星期四鴛鴦壺

本實(shí)用新型涉及一種可以盛裝各種液體的鴛鴦壺，由壺體、壺嘴、壺把和壺蓋組成。壺體內(nèi)由隔板分隔成兩個(gè)空腔，并分別與通往壺嘴的通液道相通，在壺體頂部設(shè)有加液孔，壺把上設(shè)有進(jìn)氣孔，使用時(shí)可隨意選擇壺內(nèi)任一種液體。該鴛鴦壺結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、造型美觀、制造容易、成本低，使用方便，特別適合于家庭、食堂、餐廳使用。申請(qǐng)專利號(hào) CN90200662.2專利申請(qǐng)日 1990.01.16 名稱 鴛鴦壺申請(qǐng)（專利權(quán)）崔富勝 實(shí)用新型Mandarinduck第22頁(yè)，共44頁(yè)，2023年，2月20日，星期四浮力、表面張力和毛細(xì)現(xiàn)象引言浮力定律表面張力毛細(xì)現(xiàn)象結(jié)語(yǔ)第23頁(yè)，共44頁(yè)，2023年，2月20日，星期四液體對(duì)各個(gè)方向都有壓力，而壓力隨深度線性增加。浮力是液體壓力對(duì)固體表面作用的合力，等于物體所排開(kāi)液體的重量液體的浮力力在豎直方向分解第24頁(yè)，共44頁(yè)，2023年，2月20日，星期四液體對(duì)各個(gè)方向都有壓力，而壓力隨深度線性增加。浮力是液體壓力對(duì)固體表面作用的合力，等于物體所排開(kāi)液體的重量約在公元200年三國(guó)時(shí)曹沖稱象公元前約200年，阿基米德利用浮力替國(guó)王確定王冠的含金量液體的浮力第25頁(yè)，共44頁(yè)，2023年，2月20日，星期四冰密度小于水（隨結(jié)構(gòu)變化），冰山露出水面部分為總體積的1/7～1/5，所謂冰山的一角。融化后正好充填其水下部分的體積，不會(huì)引起水面的上升。南極洲的冰架壓在陸地上，斷裂跌入海中時(shí)海平面就上升了，并不要等到冰山融化。液體的浮力第26頁(yè)，共44頁(yè)，2023年，2月20日，星期四魚(yú)通過(guò)給鰾充氣或放氣改變體積調(diào)整浮力。潛水艇

利用浮力定律時(shí)必須要求物體表面都承受液體的壓力。如果潛艇伏底在淤泥中，就有會(huì)失去下方的壓力，從而被壓死永遠(yuǎn)不能浮出水面。液體的浮力第27頁(yè)，共44頁(yè)，2023年，2月20日，星期四3處錯(cuò)！阿基米得為世人所熟知的故事是浮力定律的發(fā)現(xiàn)。有一天他從澡盆里跳出來(lái)，跑到大街上大喊：“我找到了！”因?yàn)樗M(jìn)澡盆時(shí)，看見(jiàn)了水從盆緣溢流出來(lái)，于是想出了計(jì)算制作國(guó)王皇冠用了多少黃金的方法——把皇冠放入注滿水的容器中，溢出水的體積相當(dāng)于皇冠的體積。這就是人盡皆知的浮力定律。第28頁(yè)，共44頁(yè)，2023年，2月20日，星期四浮心：浮力的作用點(diǎn)浮體的位置和穩(wěn)定性球體圓柱體正方體等等第29頁(yè)，共44頁(yè)，2023年，2月20日，星期四分子之間存在引力，液體內(nèi)部每一個(gè)分子都受到周圍分子的引力，處于平衡狀態(tài)。但邊界處的分子只受到內(nèi)部分子的引力，呈收縮趨勢(shì)，存在一種張力。荷葉上的水滴、浮在水面上的硬幣就是表面張力的作用。表面張力第30頁(yè)，共44頁(yè)，2023年，2月20日，星期四不沾濕第31頁(yè)，共44頁(yè)，2023年，2月20日，星期四昆蟲(chóng)在水面上行走第32頁(yè)，共44頁(yè)，2023年，2月20日，星期四Surfacetension：RobertAnderson光的干涉條紋顯示水面高度的微小變化第33頁(yè)，共44頁(yè)，2023年，2月20日，星期四分子之間存在引力，液體內(nèi)部每一個(gè)分子都受到周圍分子的引力，處于平衡狀態(tài)。但邊界處的分子只受到內(nèi)部分子的引力，呈收縮趨勢(shì)，存在一種張力。荷葉上的水滴、浮在水面上的硬幣就是表面張力的作用。表面張力表面張力是出現(xiàn)在液體表面的張力，并不是作用在表面的張力。其起因?qū)嶋H上是界面所造成的不對(duì)稱液體表面所接觸的有固體和氣體第34頁(yè)，共44頁(yè)，2023年，2月20日，星期四肥皂泡因表面張力才存在。半徑R肥皂泡，有兩層表面，都產(chǎn)生張力。內(nèi)部壓力P2大于肥皂液壓力P1，而P1又大于大氣壓P0P2P0P1(P2－P1)

πR2＝2πRT(P1－P0)

πR2＝2πRT吹肥皂泡的少年法．夏爾丹P2P1P2－P0＝4T/R表面張力第35頁(yè)，共44頁(yè)，2023年，2月20日，星期四肥皂泡因表面張力才存在。半徑R肥皂泡，有兩層表面，都產(chǎn)生張力。內(nèi)部壓力P2大于肥皂液壓力P1，而P1又大于大氣壓P0P2P0P1吹肥皂泡的少年法．夏爾丹P2P1P2－P0＝4T/R表面張力20℃時(shí)水的表面張力系數(shù)為0.073N/m。肥皂液的表面張力系數(shù)較小第36頁(yè)，共44頁(yè)，2023年，2月20日，星期四固體分子對(duì)液體分子的引力大于液體分子之間的引力，則稱液體對(duì)固體是沾濕的，如水對(duì)玻璃，柴油對(duì)鐵皮；反之稱為不沾濕的，如水銀對(duì)玻璃，水對(duì)荷葉。

液體對(duì)固體的沾濕和不沾濕柴油對(duì)鐵皮的沾濕：危害與防治

第37頁(yè)，共44頁(yè)，2023年，2月20日，星期四一個(gè)細(xì)玻璃管插入水中，水面會(huì)上升。其原因是玻璃管壁對(duì)水分子的引力大于水分子之間的引力。這在玻璃管的內(nèi)外表面都能看到。2πrTcosα＝πr２hρgh＝2Tcosα/ρgr直徑1mm的干凈管子內(nèi)，水面可上升30mm毛細(xì)現(xiàn)象第38頁(yè)，共44頁(yè)，2023年，2月20日，星期四纖維將水從下方引到高處第39頁(yè)，共44頁(yè)，2023年，2月20日，星期四DehraDun-WaterfallatSahastradharagenerated