表面现象1诊断学诊断学.pdf

第四章 液体的表面现象 基础理论教学中心 物理工程学院基础理论教学中心 第一节 表面张力和表面能 本章学习要求 1、掌握表面张力、表面张力系数、附 加压强、毛细现象等物理概念及其计算 方法。 2、了解润湿现象、气体栓塞以及表面活 性物质。 基础理论教学中心 第一节 表面张力和表面能 液体 流动性 不可压缩 分子距离小 气体 流动性 可压缩 分子距离大 固体 无流动性 不可压缩 分子距离更小 液气表面 液体 内聚性 自由的表面 液固表面 ｛ 液液表面 液体的表面表现出非常特别的物理性质 基础理论教学中心 第一节 表面张力和表面能 一、表面层和表面能 分子之间相互作用力见右图 分子之间引力的有效作用范围相对较大 有效作用距离 有效作用半径 分子作用球 （molecular sphere of action） 其他分子落在球内，分子之间存在相互作用， 落在球外，分子之间没有相互作用。 基础理论教学中心 第一节 表面张力和表面能 液体与气体的表面好像是紧张的弹性薄膜，具有收缩的趋势。 这是因为液体与气体接触的表面形成了一个薄层， 称为表面层，其厚度等于分子引力的有效作用半径r，在 表面层里分子受力情况跟液体内部有所不同。 位于表面层内 部的液体分子都受 到垂直液面并指向 液体内部的分子引 力作用。 基础理论教学中心 第一节 表面张力和表面能 液体内部的分子要移到表面层上来，就必须反 抗引力F做功，从而使这些分子的势能增加。 位于表面层内的液体分子比液体内部的分子 具有更大的势能。 如果要增加单位液体表面积，就要做功，把更多的 分子提到液面上来，从而增加了液面的势能，这种势 能就叫做表面能（surface energy ）。 表面能的单位：J·m-2 （面能量密度） 基础理论教学中心 第一节 表面张力和表面能 二、表面张力系数 （小实验） 使液体表面缩小的力叫做表面张力（surface tension ）。 这2个力都与液面相切，并与分界线MN垂直，大小相 等，方向相反。