海南大学《大学物理》课件-第4章.pdfVIP

大学物理 主讲人：李娜 1 液体表面张力 1 大学物理 COLLEGE PHYSICS 教学目的 TEACHING PURPOSES 1.了解液体表面现象。 2.理解液体表面张力系数的定义 大学物理 COLLEGE PHYSICS 液体的表面现象 由液体与其它 物质存在接触界面 而产生的 有关现象. 大学物理 COLLEGE PHYSICS 通过以上实验说明： 表面张力的作用是均匀分布的， 力的方向与液面相切 ， 使得液面都收缩至最小。 我们就把这种作用在液体表面层内， 沿与液体表面平行方向使液面张紧，即 具有收缩趋势的作用力称为表面张力 (Surface tension)。 大学物理 COLLEGE PHYSICS 表面张力的微观解释 表面张力的微观本质是表面层分子之间相互作用力的不对称性引起的 图示了液体中两个分子A,B和受周围分 子引力作用的情形。 分子A处于液体内部，受到邻近分子 的引力必定是球对称的，合力等于零。 处于表面层中的分子B只受到邻近的 液面处分子或邻近的液面下分子的作用， 合力不等于零。 所以，处于表面层中的液体分子都 受到垂直于液面并指向液体内部的引 力的作用。 5 大学物理 COLLEGE PHYSICS 表面自由能 把分子从液体内部移到表面层 ，需克服分 子间引力做功；外力做功使分子势能增加 ， 即表面层分子的势能比液体内部分子的势 能大 ，表面层为高势能区；各个分子势能 增量的总和称为表面自由能 (surface energy) ，简称表面能 ，用G表示 ，单位是 J焦耳。 由势能最小原则，在没有外力影响下，液 体应处于表面积最小的状态。 体积一定，球体的表面积最小 大学物理 COLLEGE PHYSICS 液体表面张力系数 从力的角度给出表面张力系数的定义 实验表明： f L A f L f ’ 表面张力系数 f (1) B (2)  L 表征液体单位长度上的表面张力， 是表征液体表面张力大小的特征量.单位为N/m. 大学物理 COLLEGE PHYSICS 从能量角度给出表面张力系数的定义 如图，外力 F 2L 外力做功： W F x 2L x S L S 指的是这一过程中液体表面积的增量， 由能量守恒定律，外力 F 所做的功完全用于克服表面 张力，从而转变为液膜的表面能 G储存起来，即： G W S G 表面张力系数:  S