液体的表面现象 (3).ppt

关于液体的表面现象(3)第1页，共42页，星期日，2025年，2月5日表面张力：液体表面具有象绷紧的弹性膜那样的张力，这种张力叫表面张力．如图２－１所示，在金属圆环上系一细棉线，浸入肥皂水中取出如图2-1(a)所示，用尖针刺破棉线内的肥皂泡，线环被拉成圆形如图2-1(b)第2页，共42页，星期日，2025年，2月5日表面层液体内部表面张力的微观本质：１．液体的表面层：在液面下，厚度约为分子有效距的一层液面，叫做液体的表面层．２．表面张力的微观机制：是由于液体表面层内的分子与液体内部分子的受力不同导致的．３．分子力的观点解释表面张力分子斥力：斥力的有效作用距远小于引力作用距第3页，共42页，星期日，2025年，2月5日第4页，共42页，星期日，2025年，2月5日对称性不容易破坏，在本问题中可以忽略分子引力：如上图所示：液体内部分子所受的作用力相互抵消，所受到的合力为零，而在表面层的分子，其相互作用不能抵消，所受的合力指向液体的内部，且越靠近表面合力越大．４．液体的表面能：表面层内所有分子的势能总合５．只有势能最低的系统才是稳定系统，液体要达到稳定，其表面势能必然最低，液面就有收缩到最小面积的趋势．第5页，共42页，星期日，2025年，2月5日三表面张力系数１．表面张力系数两种不同的定义：（１）定义一；均匀液面的张力处处相等，直线ＡＢ上任一处力的分布均相同．作用在分界线两侧的表面张力，其大小与分界线长度Ｌ成正比，即：或第6页，共42页，星期日，2025年，2月5日式中＿表面张力系数，它表示作用于液体表面单位长度线段上的表面张力．(N/m)（２）定义二：如图：当ＢＣ边静止，外力：设想ＢＣ边移动一小距离Ｘ，则薄膜增大的面积为第7页，共42页，星期日，2025年，2月5日在ＢＣ边移动过程中所做的功为：在等温条件下，外力做工完全转化为液体的表面能根据上式，得第8页，共42页，星期日，2025年，2月5日定义：表面张力系数等于增大单位液体表面积时所增加的表面能，因此，表面张力系数又被称为比表面能，单位为J/m2四表面张力系数的测定测定液体表面张力的方法１．毛细管上升法２．最大泡压法３．液滴法４．挂环法第9页，共42页，星期日，2025年，2月5日液滴法测定表面张力系数的方法和原理：用移液管吸取质量为Ｍ的液体，让其在管下端慢慢滴出，成袋状液滴，如右图所示，当液体向上的表面张力不足以支持其重力时，ＡＢ的长度d可用仪器测量，ＡＢ上方的表面张力为：第10页，共42页，星期日，2025年，2月5日若移液管中，液体全部滴尽时的总滴数为Ｎ，则每一滴液体所受重力为液滴落下瞬间表面张力与重力相等，即得：（１）第11页，共42页，星期日，2025年，2月5日用相同的两根移液管，各吸取体积为Ｖ的蒸馏水及待测表面张力系数的农用药液，分别将两种液体缓慢滴尽，记下蒸馏水的滴数Ｎ１及药液的滴数Ｎ２，已知水的表面张力系数为，求出药液的表面张力系数（水的密度与药液密度可视为相等，经测量表明：水滴和药液将要下时颈部直径d1与d2近似相等）解；根据式（１）第12页，共42页，星期日，2025年，2月5日两者相除得：由于所以得第13页，共42页，星期日，2025年，2月5日水和油边界的表面张力系数为了使Ｍ＝1.0x10-3kg的油在水内散布成半径r=10-6m的油滴，需要做多少功？散布过程可以认为是等温的，油的密度为解：设小滴数为Ｎ，大油滴半径为Ｒ，由于散布前后的总质量保持不变，则得第14页，共42页，星期日，2025年，2月5日由于一个大油滴等温的散布成大量小油滴时，所做的功仅耗在油滴表面积增加时所增加的表面能，所以由R3=Nr3可得所以第15页，共42页，星期日，2025年，2月5日因为１与Ｒ／r相比可以忽略，则五．影响液体表面张力系数的因素（１）与液体性质有关，不同种类的液体表面张力系数一般不相同，密度小，易挥发的液体表面张力系数较小，密度大不易挥发的液体表面张力系数大第16页，共42页，星期日，2025年，2月5日(２)与液体的温度有关：对确定液体，表面张力随温度升高而减小．（３）与相邻物质化学性质有关（４）与液体中的杂质有关：在液体中加入杂质能显著改变其表面张力系数的大小．（a)能使表面张力系数减小的物质称为表面活性物质，它在农药，医药，冶金，食品等各领域得到广泛应用．(b)表面活性物质在水溶液中，能使不溶或微溶于水的物质的溶解度显著增加，这种现象称为增溶作用，在工业，农业及各方面得到广泛应用第17页，共42页，星期日，2025年，2月5日2.２弯曲液面的附加压强一附加压强