南农物理第二章物体表面张力系数摘要.ppt

第二章 液体的表面现象 应用 土壤水 气体栓塞 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． 例：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上式表示，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 * * 表面张力 附加压强 毛细现象 液体的表面 液体与空气接触形成表面层,由于表面层内液体分子受力情况不同于液体内部,使得液体表面具有不同于液体内部的特殊性质.即液体表面相邻液面之间存在着张力作用,表面张力. 一、表面张力现象 1、生活现象 §1 液体的表面张力 2、相关演示实验： 金属圈，在直径位置用细线连接，浸入肥皂液后在金属圈上形成完整的肥皂膜 把右侧膜戳破 细线一侧的膜被破坏后没有形成半圆形而是细线受肥皂膜牵动弯曲，形成弯月形。 结论： (1)表面张力是存在于液体表面，使表面积缩为最小的力。 (2)方向 液体表面有自动收缩的趋势，使液面的周界上受到一个张力，此力垂直于周界，与该处液面相切，而指向液面收缩的方向。 二、表面张力和表面张力系数 1、表面张力 可以想象在液体表面内任一截线两边，相邻两部分液面之间也存在相互作用的拉力如图所示： 液面的表面张力系数。 α表示作用于液面上单位长度线段上的表面张力。 2、表面张力系数 （1）决定于物质的种类; （2）受温度影响; （3）跟与之相邻的物质种类有关; （4）与液体所含杂质有关。 表面活性物质与非表面活性物质。 练：2-1 3、表面能 由于液面有自动收缩的趋势，所以增大液体表面积时需要克服表面张力做功，进而增加了液体的表面能。 ABCD沾有液体薄膜，BC边边长为L，可以自由滑动。要保持薄膜面积不变，需在BC边施加作用力F，则 F L 如图所示 设想BC边在F作用下匀速移动一段距离 至 ，则外力F做功为： F L 等温条件下，外力所做的功将转化为液体表面的能量 ，称之为表面能。 则： 可见，表面张力系数在数值上等于在等温条件下液体表面增加单位面积时所增加的表面能，称之为比表面能。 结论 解： 将空气等温吹进肥皂泡内,吹成一半径为R=2.5×10-2m的肥皂泡.求增大肥皂泡表面积所需要做的功.已知 ×2× 3.93 ×10-4J 练习1: 4、表面张力系数的测量——液滴法 设裂痕处圆周线直径为d，则表面张力 在液滴即将下落的瞬间重力与张力平衡 用移液管吸取质量为M的待测液体，液体在管口形成图示液滴。当液滴的重量增大到使表面张力不足以支持时，液滴由颈处断裂。 第二节 弯曲液面（润湿与不润湿现象） 一、润湿与不润湿 如果我们直接把水滴滴到干净的玻璃板上，它就会扩展开来，形成一薄层水，而把水银滴到玻璃板上，水银就将收缩成近似球形，我们称水能润湿玻璃板而水银不润湿玻璃。 二、润湿现象的微观本质 从微观上看，液体与固体接触时： 液体分子之间的吸引力，称为内聚力； 液体分子与固体分子之间的吸引力称为附着力。 润 湿： 附着力大于内聚力。 不润湿： 附着力小于内聚力。 三、接触角 在液体、固体壁和空气交界处作液体表面的切面，此面与固体壁经液体内部所夹的角度 称为这种液体对该固体的接触角。 图c、d中?为钝角，液体不润湿固体， , 液体完全不润湿。 图a、b中?为锐角，液体润湿固体， 为完全润湿； b c d a 如图所示 第三节 弯曲液面的附加压强 一、附加压强的存在 演示实验： 图1：B的顶端与A中水面在同一水平面上 图2：在图1基础上慢慢降低B管，使B管中的水面低于A中水面但并未流出，将发现此时B中水面变成凸液面。 B 图1 图2 B 实验说明： 另外，B管中凸液面下c点的压强等于A管中与之处在同一水平面b处的压强。 可见，由于表面张力的作用，使弯曲液面内无限接近液面处液体的压强与液面外的压强之间存在着压强差称为弯曲液面下的附加压强。 因为： 所以， B 二、附加压强的方向 液面可能呈现三种不同的状态，如下图所示：分别取一小面元进行讨论，A、B两点分别为表面层两侧无限靠近的两点。 （a）平液面（如图a）： 分别取一小面元进行讨论，A、B两点分别为表面层两侧无限靠近的两点。 （b）凸液面（如图b）： （c）凹液面（如图c）： 附加压强的方向始终指向弯曲液面的曲率中心! 三、附加压强的大小 1、球形液面的附加压强 设有一的球形液滴如图，半径为R,表面张力系数为α.在外力作用下半径增大了一小量dR。 所以，