大学物理D0液体的表面性质课件.ppt

第1章 液体外表性质;水黾总能轻松在水面上滑行而不掉入水中 ？;雨后初晴的礼物;新纪录保持者吹肥皂泡高手萨姆;教学重点;1.1 液体的外表张力 ; 界面相是一个准三维区域，其广度无限，而厚度约为几个分子的线度。假设其中一相为气体，这种界面称为外表。严格地说，外表应是液体或固体与其饱和蒸气之间的界面，但习惯上把液体或固体与空气的界面称为液体或固体的外表。常见的界面有：气-液外表，气-固外表，液-液界面，液-固界面，固-固界面。 ;1.液体的外表现象;荷叶上的水珠〔视频〕;???后初晴的礼物;2．外表张力的微观解释 ; 把分子从液体内部移到外表层，需克服分子间引力做功；外力做功使分子势能增加，即外表层内分子的势能比液体内局部子的势能大，外表层为高势能区；各个分子势能增量的总和称为外表自由能(surface energy)，简称外表能，用G表示，单位是J。;1．从力的角度给出外表张力系数的定义 ;2．从能量角度给出外表张力系数的定义 ; 将呈球状水滴分散成半径为10-6m的小水滴(视为球形)，其外表积增加为原来的多少倍？吸收了多少能量？(水的外表张力系数为，在此过程中温度保持不变。) ;小水滴的总外表积为;例：为估计液体外表积改变时能量得变化，试计算半径为r＝2× 10-3mm的许多滴融合成一个半径R＝2mm的大水滴时所释放的能量。;1.1.4 影响外表张力系数的因素; 2.温度 实验中观察到随着温度的上升，一般液体的外表张力都降低，如表1-1给出水的外表张力系数和温度的关系。这不难理解，因为温度升高时，分子间距离增大，吸引力减小。当温度升高至接近临界温度时，液-气界面消失，外表张力必趋向于零。故测定外表张力时，必须固定温度，否那么会造成较大的测量误差。; 3.杂质 与液体内所含杂质有关：在液体内参加杂质，液体的外表张力系数将显著改变，有的使其值增加；有的使其值减小。使值减小的物质称为外表活性物质(surface activator)。;农业上为使喷洒在作物叶片上的农药适当展开，可以在稀释的农业中参加外表活性物质。阴离子型外表活性物质〔农乳500＃〕和非离子型外表活性物质〔宁乳0204＃〕具有不使脂类药物水解的特点。; 4.与相邻物质性质有关，同一液体与不同物质交界，外表张力系数值并不相同。通常所说的某种液体的外表张力是指该液体与含有本身蒸气的空气相接触时的测量值。两个液相之间的界面张力是两液体已相互饱和(尽??互溶度可能很小)时，两液体的外表张力系数之差。;1.2 弯曲液面下的附加压强;2.静止流体内压强分布;帕斯卡原理;; 液体表面垂直方向的力 相当于对液面产生了一个附加的压强，把弯曲液面内无限接近液面的压强P与液面外的压强P0之间的差值定义为附加压强PS.;半球的平衡条件;一般液面;能量角度;说明;例题1-2 ;例题1-3 动物肺泡的活动 自学;任意弯曲液面下附加压强和拉普拉斯公式; 如下图：在一连通管两端吹两半径不同的肥皂泡A、B，开通活塞，小泡不断收聚，而大泡那么不断变大，最后小泡B缩成一帽顶状，且曲率半径和A同。试解释之。; 弯曲液面的附加压强是是使土壤颗粒粘合的原因之一，如下图，两土壤颗粒间有一滴水，水滴的液面是凹面，所以水滴内的压强小于大气压强，两颗粒就被大气压挤压在一起。;温度为180C时，有一半径为1.44×10-5m的水珠处在大气压强为1.01× 105Pa的空气中，求???珠内部的压强。;1.3固体外表润湿与毛细现象;2．润湿现象的微观解释 ;(1)当 f附f内，分子所受合力垂直于附着层指向固体，液体内局部子势能大于附着层中分子势能，液体内的分子尽量挤进附着层，使附着层扩展，这就导致了液体与固体接触处的液面沿固体外表延展，即向上弯曲，如图1-14a所示，宏观上表现为液体润湿固体 ;当f附f内，分子所受合力垂直于附着层指向液体内部，液体内局部子势能小于附着层中分子势能，附着层中分子尽量挤进液体内部，使附着层收缩，这就导致了液体与固体接触处的液面沿固体外表收缩，即向下弯曲，如图1-14b所示，宏观上表现为液体不润湿固体。;毛细管:管径很细的管子;液体在毛细管中上升(或下降)高度;2．我们身边的毛细现象 ;外表张力的测定？; 例：毛细现象对于土壤中水分的分配、保持和移动起着重要作用。因为土壤中的土粒间的缝隙形成许多各种形状的毛细管。如右图所示，储存在某土壤形成的毛细管中的水，其上端液面曲率半径为RA，下端半径为RB，对应外表张力系数为γA、γB.求水柱的高度。; 保持土壤水分是农业增产的一个重要问题。对于一量植物〔水稻等水生作物除外)，土壤含水量60％左右最为适宜，过多那么毛细管全部为水充满，空气不能流通，过