新液体的表面张力课件.ppt

1.2 液体的表面现象 液体的性质与其微观结构有关 液体具有一定的体积，不易压缩。 液体分子间距较气体小了一个数量级 ,为10-10 m，分子排列较紧密，分子间作用力较大,其热运动与固体相似 ,主要在平衡位置附近作微小振动。 液体没有一定形状，并具有流动性。 这是由于液体分子振动的平衡位置不固定，是近程有序，即在很小范围内在一短暂时间里保持一定的规则性。 第1.2节 液体的表面张力 一、表面张力 任何系统的势能越小越稳定，所以表面层内的分子有尽量挤入液体内部的趋势，即液面有收缩的趋势，使液面呈紧张状态，宏观上就表现为液体的表面张力。 体积一定, 球体的表面积最小; 三、球形液面的附加压强---拉普拉斯公式 设有一半径为R的球形液滴，其表面张力系数为?，是凸液面，则液滴表面层内外的压强: l p内 P外 r ?l ? R ?F ?F// ?F? 在液体表面，取微小球冠形液体元，球冠的边缘线l存在表面张力F，沿球冠表面切线方向。 由于球冠很小，忽略其重力。 受力分析： 表面张力F 在球冠的边缘线上取线元?l, 对应表面张力为?F。 沿边缘线一周，?F//相互抵消，作用在球冠边缘线上 的表面张力的合力为： 受力平衡： 附加压强： ——球形液面附加压强公式 球形液面附加压强与表面张力系数成正比，与球面半径R成反比。 适用于任何液面：球面、半球面、凹凸面，R是液面处的曲率半径； 半径越小，附加压强越大；半径越大，附加压强越小； 半径无限大时，附加压强等于零，这正是水平液面的情况。 掌握!! ——拉普拉斯公式 四.球形液泡的内、外压强差 如图,由于球形液泡很薄，有内外两个表面，内外膜半径近似相等，设A、B、C 三点压强分别为PA 、PB 、PC ，则： 液泡内压强大于液泡外压强，并与半径成反比。 同样处在大气压下，液泡半径越小，内外的压强差越大; 补充： ※向带有活塞的三通玻璃管吹气使两端分别挂上大小不一的肥皂泡，旋转活塞使两气泡连通，观察气泡的变化? 发现小泡将越来越小，大泡越胀越大。这就是小泡的附加压强大于大泡的附加压强的缘故。 2. R越小, 附加压强越大 肺泡大小不均:肺泡合并，表面积减少 表面张力系数均匀 3、表面张力对呼吸的影响 （1）表面张力是肺泡收缩、排出气体的主要动力。 太大: 肺泡扩张，类似气胸。 太小: 肺泡萎缩，呼气困难，类似肺气肿。 肺中有数以亿计的肺泡, 平均直径为250?m的微小空气囊，它通过呼吸道与大气相通。正常成人因呼吸，肺泡每天平均收缩和扩张约15000次。肺泡间布满充有血液的毛细血管，空气中的氧和血液中的CO2在这里交换。 （2）表面活性物质对附加压强的调节作用是肺泡正常行使功能的保证。 肺泡表面活性物质的生理意义: (1)降低肺泡表面张力; (2)增加肺的顺应性; (3)维持大小肺泡容积的相对稳定; (4)防止肺不张; (5)防止肺气肿。 肺泡表面活性物质缺乏将出现:肺泡的表面张力增加,大肺泡破裂小肺泡萎缩,初生儿呼吸窘迫综合症 等 补充例题3, 温度为20℃时，一滴水珠内部的压强为外部压强的2倍，求水珠的半径。设大气压强Po＝1.013?105Pa，20℃时水的表面张力系数为72.8?10-3N／m * 第1章 流体力学 基本概念 流体：具有流动性的液体和气体； 基本内容 流体静力学 流体动力学 理解液体表面张力产生的微观本质; 掌握表面张力系数的两种定义; 掌握弯曲液面的附加压强及计算; 掌握毛细管现象中的朱仑公式。 叶面：疏水、不吸水的表面，永遠保持一塵不染。 荷花效应 大珠小珠落玉盘 水黾的高明之处：1、既不会划破水面，也不会浸湿自己的腿。 2、它在水面上每秒钟可滑行100倍于身体长度的距离，这相当于一位身高1.8米的人以每小时400英里的速度游泳。 问题1：为什么小液滴和小气泡总是成球状而不会成别的几何形状（如立方体、多角形等）？ 问题2：水在玻璃管中呈凹形液面（弯月面），而汞在玻璃管(如血压计)中却呈凸形液面，为什么？ 问题3：肌注、输液、输血时要防止气泡进入,为什么？ 概 述 由于液体分子间距小，分子间相互作用力较大，当液体与气体、固体接触时，交界处由于分子力作用而产生一系列特殊现象，即：液体表面现象。 表面张力现象 为什么水面上的小昆虫能在水面上行走，而不会沉入水中？ 牛奶滴落在盘中的瞬间飞溅情形，呈现球状，在盘上方的牛奶呈现近乎完美的球形？ 表面张力的演示实验（1） 圆形金属框上沾有肥皂泡沫，若将膜面上的棉线圈内部的膜戳破，那么棉线圈将被液体的表面张力拉成圆形； 表面张力的演示实验（2） 橄榄油滴浮在同密度的水和酒精的混合液体中，由于表面张力的作用，油滴形成完美的球形。 1