液体完全不润湿固体.ppt

第3章:液体的表面性质 表面張力的現象 设管内液面为一半径为 R 的凹球面 附加压强为： 即 2、毛细管中液面上升或下降的高度 如图，一截面半径为 r 的毛细圆管，液体润湿管壁，接触角为q 。 θ 由几何关系可知： R C B A r 又 且 得： h 若液体不润湿管壁，则 可得： 润湿管壁的液体在毛细管中上升的高度与液体的表面张力系数成正比，与毛细管的截面半径成反比。 管内液面下降。 在完全润湿或完全不润湿的情况下，? = 0 或? =? ，则： 气体拴塞现象 如果让液体流动起来，表面会有什么变化呢？ 如图所示的实验装置，当活塞不施加压强（ 假设活塞下的气柱中压强为大气压P0 ）时，即 给活塞施加压强并逐渐增大，发现当施加的压强很小时，液面并不降低，只是液面的曲率半径变小了。 只有当压强增加到一定程度液面才下降。 这是由于液体具有黏滞性，当给活塞施加一较小压强时，只是凹形液面的曲率半径变小了，附加压强增大， 液面下压强仍然能够保持不变，即液面不下降。 逐渐增大右端的压强，刚开始液滴并不移动，只是右液面的曲率半径减小；只有当压强增量超过一定的限度 时，液滴才开始移动。 这种现象对生物毛细管中液体的流动有影响。 如图， P P P P ＋ △P P 如果毛细管中有 n 个液滴，根据上述讨论，如果最左边弯液面处压强为 P ； 同理，要使第二个液滴移动，第二个气泡中的压强必须必须大于 P + 2ΔP 。 P +ΔP P + 2ΔP 如果要使这 n 个液滴移动，则最右端必须施以大于P + nΔP 的压强。 P + 3ΔP P + nΔP 当液体在毛细管中流动时，如果管中出现气泡，液体的流动会受阻，如果气泡产生得多了，就会堵住毛细管，使液滴不能流动。这种现象称为气体栓塞现象。 气体栓塞现象的危害举例： （1）静脉注射或肌肉注射时要将针管中得气体排除后再注射； （2）当环境气压突然降低时，人体血管中溶解的气体因为溶解度下降而析出形成气泡； 比如潜水员从深海迅速上升到水面时容易造成血栓而致命。 （3）在温度升高时，植物体内的水分也会析出气体，形成气泡堵塞毛细管，使部分枝叶的水分或营养缺乏而枯萎。 土壤孔隙中的毛管水 毛细永动机能否制造出来？ 植物水分的输运机制 从能量角度解释不润湿 对于附着层内任意一分子 A ，当内聚力大于附着力时， A 分子受到的合力 f ’ 垂直于附着层指向液体内部。 A f’ 液体 固体 液体分子从液体内部运动到附着层内分子间作用力做负功（即分子势能增大），附着层内分子势能比液体内部分子势能大。 根据平衡态势能最小的原则，附着层内的分子要尽量挤入液体内（即尽量处于低势能态），结果附着层收缩，表现为液体不润湿固体。 当内聚力小于附着力时，附着层内的分子 A 受到的合力 f ’ 垂直于附着层指向固体表面。 从能量角度解释润湿 A f’ 液体 固体 液体分子从液体内部运动到附着层内分子间作用力做正功（即分子势能减小），使得附着层内分子势能比液体内部分子势能小。 液体内部的分子要尽量挤入附着层，结果附着层扩展，表现为液体润湿固体。 土壤孔隙中的毛管水 土壤基质借颗粒表面的吸附与孔隙的毛管作用而吸持水分，其中吸附的水分称为吸附水，难以被植物吸收； 吸附水的含量与土壤颗粒的种类（比如粗砂土与细粘土的含水量不同）、表面积大小有关。 由于毛管作用而保持的水分称为毛管水，不易流失而且容易被植物吸收，在农业生产中具有重要意义。 毛管水的含量则不仅与土壤颗粒种类、表面积大小有关，而且还与土壤颗粒的排列和集聚形式有关。 由 可知，毛细现象与液体表面张力系数有关，因此与温度有关。 夜间土壤表层温度低，水的表面张力系数较大；而在土壤较深层温度较高，水的表面张力系数较小，水分会沿毛细管上移。所以拂晓时分土壤表层水分含量高于正常水平。 保持土壤水分是农业增产的一个重要问题。 对于一般植物，如果土壤含水量饱和，则毛细管全部被液态水充满，通气性能差；含水量过低，植物吸水困难，对作物生长不利。为了保持土壤中适当的含水量： (1) 增加腐殖质不仅补充了肥料，还可以改善土壤的空隙结构，增加毛管水的贮量； (2) 温室中通常以渗流灌溉并对土壤含水量进行适时监控； (3) 对于田间耕种，旱田播种后把地表压实可以使土