李椿《热学》（第二版）电子教案-第8章 液体.pptVIP

dl j dF dF dF R c O j // ^ r 垂直于底面方向的各个分力，方向都相同，合力为 表面张力产生附加压强 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。 处于力学平衡 为液块地面积，重力比液体与表面张力小得多，可忽略， 液体表面与小液面周界平面形成的小液块，受的作用力有 dl j dF dF dF R c o j // ^ r 球形液面表面处液体内外存在加压强差，这个差值由表面张力引起。 液体外侧作用力 液体内侧作用力 表面张力 重力 p0与p分别是液体外侧与内侧压强 与球形凸液面液面讨论方法一样，球形凹液面内外压强差为 2. 球形液膜内、外压强差 膜内压强大于膜外压强，并与半径成反比。 通过实验可验证， 大球越大，小球越小。 四、任意弯曲液面内外压强差 在曲液面上任取一点o，过o点作互相垂直的正截面 p1 和 p2 。 截面与弯曲液面相交而截得圆弧A1B1 与圆弧 A2B2 （正截口）。 设圆弧A1B1 及圆弧 A2B2 的曲率中心分别为 C1 和 C2 ，所对应的曲率半径分别为 R1 和 R2。 * 第八章 液体 §8.1 液体的微观结构 液晶 一、液体的微观结构 液态与气态不同，它有一定的体积。 液态又与固态不同，它有流动性，因而没有固定的形状。 除液晶外，液态均呈各向同性。 1.液体分子的排列情况 晶体熔解或结晶时，大多数物质其体积改变10%左右。 说明液体分子间平均距离要比固体约大3%。 可认为液体分子如同固体分子，紧密排列。 液体分子在很小范国内(线度与分子距离同一个数量级)，在一个短暂时间中排列保持一定的规则性，具有近程有序的特点。 液体中这种能近似保持规则排列的微小区域是由诸分子暂时形成的，边界和大小随时都在改变，有时这种区域会完全瓦解，有时新的区域又会形成。 液体由这种能近似保持规则排列的微小区域组成，宏观上就表现为各向同性。 液体具有短程有序(short-range order)、长程无序（long-range disorder)的特征。 2.液体分子的热运动 液体分子的热运动与固体相近，主要是在平衡位置附近做微小振动。 但平衡位置仅仅能保持一个短暂的时间。液体分子可以在整个体积中移动。 对于液态金属的定居时间数量级为10-10 s。 液体分子在平衡位置停留时间平均值 ，称为定居时间。 定居时间比起分子在平衡位置附近振动的周期来，还是很大的。 液体既不像气体那样分子之间相互作用较弱；也不像固体那样分子间有强烈相互作用，而且由于短程有序性质的不确定性和易变性，很难像固体或气体那样对液体作较严密的理论计算。有关液体的理论至今还不是十分完善的。 作用时间小于定居时间，发生碎裂。 通常情况，外力作用在液体上的时间总比平均定居时间 大得多。在这时间内，液体分子已游历很多个单元，从而产生宏观位移。 定居时间的大小既体现了分子力的作用，又体现了热运动的作用。 二、液晶 1888年奥地利植物学家莱尼茨尔（F.Reinitzer) 在测定有机物的熔点时，发现某些有机物（胆甾醇的苯甲酸脂和醋酸脂）熔化后会经历一个不透明的呈白色浑浊液体状态，并发出多彩而美丽的光泽，继续加热到某一温度时变成透明清亮的液体。 熔点 清亮点 第二年，德国物理学家莱曼（O.Lehmann)使用他亲自设计，在当时作为必威体育精装版式的附有加热装置的偏光显微镜对这些脂类化合物进行了观察。他发现，这类白而浑浊的液体外观上虽然属于液体，但却显示出各向异性晶体特有的双折射性。于是莱曼将其命名为“液态晶体（ Liquid Crystal ）”，简称为“LC”。 1963年,美国RCA 公司的威廉发现了液晶会受到电器的影响而偏转,也发现光现射入到液晶中会产生折射 。 1968年,RCA 震荡器开发部门发表了全球首台利用液晶特性来显示画面的荧幕。液晶显示器件被称为LCD (Liquid Crystal Display )。 1973年,英国葛雷发现联苯来制作液晶,联苯十分稳定,解决了以往液晶材料不稳定的问题。 液晶是由杆形分子、盘形分子等不具有球对称性的分子组成的部分有序物质。它不同于分子排列完全混乱的各向同性液体，也有别于分子排列完全有序的晶体。这种介于晶体与液体之间的分子排列以及分子本身的特殊形状与性质，导致了液晶呈现出液体与晶体的特性，甚至远比它们更复杂的特性。 一方面，液晶具有流体的流动特性；另一方面，液晶又呈现出晶体固有的空间各向异性，包括介电、磁极化、光折射系数等的空间各向异性性。液晶分子的部分有序排列还使得液晶具有类似于晶体的能承受扰乱这种秩序的切变应力。也就是说，液晶具有切变弹性模量。 在实际应用中，液晶的流动