第三章 液体的表面现象cjl.ppt

上一内容回主目录?返回下一内容2019/4/251上一内容回主目录?返回下一内容2019/4/252上章讨论的是液体流动时的规律,液体还有一个显著的特征是它的自由表面,由于自由表面的存在,使其出现了各种各样的表面现象。液体内部由于分子的紊乱运动,各个方向的物理性质是完全相同的,即各向同性。在液体表面,无论是液体与气体之间的自由表面,两种不能混合的液体之间的液面或是液体与固体之间的液面,各个方向的性质就很不相同,出现表面张力,表面能,液面附加压强,毛细现象等一系列表面现象。上一内容回主目录?返回下一内容2019/4/253§?液体的表面层和表面能?表面张力系数上一内容回主目录?返回下一内容2019/4/2541、表面张力现象:2、用分子力来解释表面张力:①:分子平衡距离为r0~10-10m,当分子间距r>r0时:a)满足10-10m<r0<10-9m时分子力为引力b)满足r0>10-9m时分子力趋近于0液体表面如紧张的薄膜,有收缩成面积最小的趋势。如:荷叶上的小水滴收缩成球形,玻璃板上的水银小滴收缩成球形,缝衣针可以轻轻地放在水面上而不下沉等。都说明液体表面有张力的存在,这种能使表面缩小的张力为表面张力。上一内容回主目录?返回下一内容2019/4/255②分子作用球:分子引力有效作用范围是半径为10-9m的球形区域,落在此球面内的所有分子对球心分子都有引力作用,这个球称为分子作用范围或分子作用球。③表面层:液体表面取厚度等于分子作用球半径的一层为液体表面层。表面层里的分子受力情况与液体内部有所不同。上一内容回主目录?返回下一内容2019/4/256④:表面张力产生原因:表面层内液体分子受到指向液体内部的力的作用,宏观上表现为表面张力。所有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。(而这些引力又被一些十分靠近的的斥力所平衡,使这些分子能够停留在液体的表面层。)3、表面能:将液体内部分子移动到表面层,需要克服引力作功,使分子势能增加,所以表面层分子具有更多的势能:上一内容回主目录?返回下一内容2019/4/257推论:a):系统总有将势能减少到最小的趋势,所以液体表面积总是收缩到最小。b):若要增加液体表面积,需要作功移动更多的分子进入表面层,增加势能。定义:增加单位面积的液体表面积所作的功为液体的表面能。单位:J/m2上一内容回主目录?返回下一内容2019/4/2582、表面张力的方向:1、表面张力系数?:液面上单位长度的张力。用?表示,单位:N/m对于液体的边界上或液体表面上任何一条线的两侧物质,彼此之间都有拉力作用,这个拉力处在液面平面之内并与该线垂直。如下图所示:金属丝环丝线(a)丝线套内肥皂膜未刺破时(b)丝线套内肥皂膜刺破时上一内容回主目录?返回下一内容2019/4/2594、若液膜有两个表面:如图:U形金属框架ABCD有一可以滑动的金属丝BC,其上有一液体薄膜。LF2?LABCDB?C?Δx为保持金属丝不动需要有一外力F将BC边拉住。3、表面张力的大小:跟液面设想(或研究)的分界线的长度成正比,可以写成:lf??上一内容回主目录?返回下一内容2019/4/2510由于液薄膜有两个表面,所以金属丝平衡时有:LF?2?或LF2/??1)表面张力系数?与液体的性质(纯净度)有关,随温度变化:???T说明:2)表面张力不随面积变化,因为液面分子间距不变,这与弹性膜弹力不同。