02-液体的表面现象.ppt

２毛细现象是表面张力和浸润现象共同作用的结果，它是由于固、液、气三相分子间作用力不同的结果。 当液体浸润管壁时： 液 体 q h Ｃ Ａ q R r Ｂ 图中Ｃ点的压强 根据流体静力学原理，Ａ点的压强为 而液体平衡，故 因而 得 又由图可以看出： 将此式代入前式，得 （２） 式２称为朱伦公式，公式表明：毛细管中液面上升的高度与表面张力系数成正比，与毛细管半径成反比．因此毛细管越细，液面上升就越高． 当液体不浸润管壁时： 液 体 h A B C 毛细管中液面下降的高度仍能用２式表示，只是这时接触角为钝角，cos 0 因此h＜０，表示管内液面比管外低 例：如图２－１５所示，盛有水的Ｕ形管中，细管的内半径为r A=5.0X10-5m粗管的内半径 r B　=2.0X10-4m，设水能完全润湿玻璃管壁，且已知水的表面张力系数为73x10-3m.试求左右两管水的高度差h. 解：设大气压强为p0，完全润湿的情况下，接触角 粗管中紧靠液面下的Ｂ点的强度为 细管紧靠水下面Ａ点的压强为 根据流体静力学原理，有 由以上三式求得 将水的密度代入已知数据，得 毛细现象的应用 １在自然界和日常生活中有许多毛细现象的例子：植物茎内的导管就是植物体内极细的毛细管,它能把土壤中的水分吸上来．砖块吸水，毛巾吸汗，粉笔吸墨水都是常见的毛细现象，在这些物体中有很多细小的孔道，起着毛细管的作用． ２水沿毛细管上升的现象，对农业生产影响很大，土壤里有很多毛细管，地下的水分经常沿着这些毛细管上升到地面上来，如果要保存地下的水分，就应当锄松地面的土壤，破坏土壤表层，以减少水分的蒸发． １定义：当润湿液体在细管中流动时，若管中出现气泡，液体的流动就会受到阻碍，气泡多了，就可以把细管完全堵塞，使液体不能流动，这种现象叫气体栓塞现象． 三　气体栓塞现象 ２气体栓塞现象产生的原因：是由于弯曲液面具有附加压强的缘故． ３生活中的气体栓塞现象（自己看书） 四．土壤中的毛细管水 重力水：完全由于重力运动的水，它不能在土 壤中长期保存，很快会渗入到地层深处，所以不利于被植物吸收． ２吸附水：土壤颗粒外被吸附的一层水膜称为吸附水，吸附性强，植物很难吸收，对植物生长效用亦很低． ３毛细水：土壤中密集颗粒的间隙构成了许多弯曲的毛细管，地下水可以沿着这些毛细管上升，这称为毛管上升水．而有些水可以保持在土壤颗粒间，很难流失，可以为植物利用，这种水称为毛管悬着水． ４因为水能润湿土壤，因此悬着水的上下端都是凹液面 如图所示，当上下两凹面产生的附加压强差刚好与水柱重力产生的压强想抵消时，水柱能悬而不动 则　 ５土壤水的应用：土壤保持适当的水分是农业增产的一个重要问题，土壤水分过多则毛细管被水充满，空气不流通；水分少，则植物缺水；为了改善土壤结构，松土（植物呼吸），适当增加腐殖质． 例6。一个半径为 R1=2.5x10-5m 的气泡从深为 h=2m 的水池底部等温上升到水面处，问此时气泡的半径 R2是多少。已知水的表面张力系数为 s＝7.3x10-2N/m。 解：因为气泡上浮为一等温过程，根据物态方程 可知上浮前后有 上浮前 上浮后 第二章 液体的表面现象 2.1 液体的表面张力 物质的存在形态：固态，液态，气态，和等离子体态 液体的特征；液体与气体接触有一个自由表面，与固体接触有一个附着层，因而会出现一系列表面现象． 一　表面张力现象 现象：液体与气体接触的时候，具有缩小表面积的趋势，如荷叶上的露珠，小昆虫能停留在水面上等 表面张力：液体表面具有象绷紧的弹性膜那样的张力，这种张力叫表面张力． 如图２－１所示，在金属圆环上系一细棉线，浸入肥皂水中取出如图2-1(a)所示，用尖针刺破棉线内的肥皂泡，线环被拉成圆形如图2-1(b) 表面层 液体内部 表面张力的微观本质： １．液体的表面层：在液面下，厚度约为分子有效距的一层液面，叫做液体的表面层． ２．表面张力的微观机制：是由于液体表面层内的分子与液体内部分子的受力不同导致的． ３．分子力的观点解释表面张力 分子斥力：斥力的有效作用距远小于引力作用距 对称性不容易破坏，在本问题中可以忽略 分子引力：如上图所示：液体内部分子所受的作用力相互抵消，所受到的合力为零，而在表面层的分子，其相互作用不能抵消，所受的合力指向液体的内部，且越靠近表面合力越大． ４．液体的表面能：表面层内所有分子的势能总合 ５．只有势能最低的系统才是稳定系统，液体要达到稳定，其表面势能必然最低，液面就有收缩到最小面积的趋势． 三　表面张力系数 １．表面张力系数两种不同的定义： （１）　定义一；均匀液面的张力处处相等，直线ＡＢ上任一处力的分布均相同．作用在分界线两侧的表面张力，其大小与分界线长度Ｌ成正比，即： 或　 式中 ＿表面张力系数，它表示作用于液体表面单位长度线段上的