浅析《热学》中的液体表面层中的分子特点及表面张力

-精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 1 浅析热学中的液体表面层中的 分子特点及表面张力 摘 要：分析液体表面层中的分 子特点，从分子力、分子势能、分子数 密度三个角度解释表面张力，使抽象的 知识点简化、形象化，可使学生深入理 解液体表面层的分子特点及表面张力实 质从而深化教学。 中国论文网 /4/view-12987174.htm 关键词：热学 分子特点 表 面张力 中图分类号：O552.4 文献标识 码：A 文章编号：1003-9082（2017） 10-0-01 在热学实际教学中，学生不 太理解液体表面层的分子特点，对表面 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 2 张力的实质认识不清，原因是此知识点 本身就较为抽象、难于形象讲解形成了 学生理解上的障碍。本文分析液体表面 层中的分子特点，从分子力、分子势能、 分子数密度三个角度解释表面张力，可 使学生深入理解液体表面层的分子特点 及表面张力实质，这对热学教学很 有帮助。 一、相关概念 1.界面1 一N 物质与另一种物质（或虽 是同一种物质，但其微观结构不同）的 交界处，是物质结构的过渡层。界面不 是几何学上抽象的平面或曲面，而是具 有一定厚度，一般为几个或十几个原子 的线度。表面层是液体与气体的交界， 是液体表面的过渡区域 。 2.表面张力2 表面张力是作用于液体表面上的 使液面具有收缩倾向的一种力。微观上 是由于液体表面层内分子力作用的结果。 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 3 二、分析表面层中的分子特点 1.液体表面层中分子受到的引力 指向液内3 把分子引力开始有明显作用的范 围叫做分子作用球（为图一、二中的蓝 色球体） ，它约为液体分子间距离（约 10-10 米）的几倍。图二中，起初分子 将完全不会受到液体的作用力，c 点开 始受到指向液体的引力，随着向液面接 近，引力将急剧增大，e 点最大，液体 深入液体内部时，逐渐出现相反方向的 引力，而合引力急剧减小，分子更深入 液体，离开液面的距离大于分子作用半 径，分子受到周围分子的合引力为零。 分子在表面层中受到其他分子施与的指 向液体内的引力，而在表面层之外的液 体中，分子受到平衡的引力作用，就是 这个表面层分子所受的指向液体内的引 力产生了表面张力。 2.液体表面层中的分子具有大于 液体内部分子的势能 表面层中的分子受到指向液体内 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 4 的引力（合引力指向液体内部）将表面 层的分子移到液体内部时，合引力指向 液体内部，移动方向与力方向相同，合 引力作正功，势能减少，所以表面层中 的分子具有比液体内部分子具有更大的 引力势能。 3.表面层中的分子数密度小于液 体内部 表面层内分子的引力势能较液体 内部大，表面层内分子的平均距离比液 体内部大（无穷远处为势能零点，分子 的引力势能为负） 。可见表面层内分子 的平均距离比液体内部大，表面层内分 子的排列比内部疏松（越靠表面，排列 越疏松）分子数密度越小。 三、从分子力、分子势能、分子 数密度三个方面讨论表面张力的本质 1.从分子力角度 液体表面层中分子受到的引力指 向液内，根据力学原理，在此引力下， 分子会有走向液体内部的驱动，液体表 面层中分子对要移动的分子体现了依依 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 5 不舍的“拉力 ”，液体表面因而就有收缩 的趋势，赋予了液体表面以不同于液体 内部的性质，产生表面张力。 2.前已述及，液体表面层中的分 子具有大于液体内部分子的势能 表面越大，表面层中的分子数就 越多，整个表面层的势能就越大。处于 保守力场作用下的物质系统如果无其他 外力作用，势能趋于最小值。液体表面 因而就有收缩的趋势，从而说明了表面 张力的产生。 3.表面层中的分子数密度角度 表面层内分子的引力势能较液体 内部大，可见表面层内分子的平均距离 比液体内部大，从分子力角度分析知道 在此引力下，分子会有走向液体内部的 驱动，表面层中的分子数密度小于液体 内部，说明表面层内分子的排列较液体 内部疏松（而且越靠表面，排列越疏松） ，分子数密度较小，表面层中的分子间 的吸引力要明显大于液体内部，这就是 表面张力产生