[理学]3分子物理学.ppt

即 大气压与海拔高度的关系 大气分子在重力作用下具有的势能为 100高处的压强 以上推导的大气压与海拔高度的关系式只适用于温差不大的低空范围。 玻耳滋曼能量分布定律不仅适用于气体，也可以用来计算溶液中的离子分布情况。 液体的表面现象 气体和液体都是流体，但是，气体分子间距远远大于液体分子间距，因而，液体的分子力远大于气体的分子力。对于液体内部，因为分子的无规则运动，使得液体内部各方向的物理性质完全相同，但是，液体与气体的界面（液体与固体或不相溶液体间的界面）层的性质和液体内部的性质则不相同。这是因为分子力的作用导致的结果。 时，分子力合力为零； 时，分子力合力表现为引力； 时，分子力合力表现为斥力； 时，分子力趋于零。 气体分子间距很大，分子力近乎于零，当对气体加压或降温，使分子间距缩小时，状态发生变化——液化，这一过程从微观上来看就是改变外因，减小分子间距，使分子力增大的过程。 对于液体，其表面有收缩成表面积最小的趋势。比如：清晨花草叶面上的露水是球形；雨后房檐滴落的水滴是球形；散落在玻璃板上的水银小滴也是球形。以上现象说明液体的表面有收缩至最小表面积的趋势。这是因为表面张力的作用引起的。 分析产生这种现象的原因： 如图：蓝线为水和空气的分界面，蓝线到黑线的距离为分子引力作用半径（ ），称为表面层。 空气 水 ● 3 1 ● ● 2 点1、2：位于表面层，分子分布不均，故合力不为零； 点3：位于水内表面层下，分子分布均匀，故合力为零。 因为，水的密度大于空气密度，即单位体积内，水的分子数多于空气的分子数，所以，位于表面层的水分子所受合力指向水内部。因而，表面层的分子有进入水内部的趋势。相同体积的几何形状，球形表面积最小，所以晨露、水滴、水银小滴是球形。 在这种趋势下，水的表面就像被拉紧的弹性膜。 如果在液面上任一想象一线段MN,则MN两侧都有沿着液面垂直于MN的力的作用，这个力叫做表面张力。MN线段越长，作用在线段上的合力就越大。即 α 表面张力系数 M N 表面张力公式表明，对于一定的液体，其表面张力的大小只与线度有关。力的方向：沿液体表面垂直于线L。 表面张力系数的测定 设：液体表面张力系数为 A B M C D N F L 由于液体薄膜有两个表面，即 只要测出F和L，就可以计算出 用能量的角度 匀速拉动BD边，移动 ，则力F所做的功转化为薄膜分子势能 ，由功能原理： 液体表面增加单位面积所增加的表面势能。(表面自由能） 沿液体表面垂直作用于单位线长的力。 从液体表面有收缩的趋势这点来看，液膜与弹性膜很相似，但二者本质不同。 实验表明，液体表面张力系数与温度和相邻物质化学性质有关： 对于同一种液体来说，温度升高，表面张力系数减小。 在相同条件下，水与苯为界时的表面张力系数和水与空气为界时的表面张力系数不同。 曲面下的附加压强(方法一） △P·S T mg θ θ R T r 令单位线长上的张力为T，则 平衡时 T 因为T是单位线长上的张力，也就是表面张力系数，所以 △P为附加压强，即，液滴内外压强差。 R R+dR （方法二）如图，半径为R的球形液滴，由于附加压强，使液表受指向球心的力F 当球半径增加dR时，做功dA 此时，液滴的表面自由能增加dEp 由功能原理 附加压强公式又称为拉普拉斯公式。 当液表曲面是凸面时，说明液内压强大于液外压强，P0；反之，P0。 A B C B对A来说是凹面， B对C来说是凸面， 所以，液膜内外压强差 对于类似肥皂泡等液膜 毛细现象和气体栓塞 润湿：液体分子之间的内聚力小于液固之间的分子力（附着力）。 不润湿：液体分子的内聚力大于液固之间的分子力。 判断液体是否润湿固体，看其接触角 接触角：平衡时，固液界面，从固体表面经过液体内部至液表切线之间的夹角。 润湿： 完全润湿： 不润湿： 完全不润湿： 润湿程度由液体分子和固体分子间的引力大小决定。 毛细现象 毛细管：内径很小的细管。 将毛细管的一端插入液体中： 液体润湿毛细管，则管内液面上升； 液体不润湿毛细管，则管内液面下降。 则， 设：毛细管内径r，管内液面高度h，接触角θ，液面曲率半径R。 A B · · C 即，h0，表示毛细管内液面低于管外液面。 由 可知 毛细管内液面高度与液