[物理]第三章液体的表面性质.ppt

第3章:液体的表面性质 表面張力的現象 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壤颗粒之间形成较好的毛细管，利于水分上升至地表；而冬天则应把土壤翻松，破坏土壤的毛细管，使水分不易上升到地表而被蒸发掉。 * * * 液体的表面现象 表面张力示意图 水幕 水滴在管口悬而不落 因为存在表面张力 §3.1 液体的表面张力 一、液体的微观结构 液体分子间作用力显著。 宏观上表现为不易压缩性。 液体分子在平衡位置附近做振动和在液体内移动。 液体分子在每一个平衡位置上振动的时间。 分子的