第二节 液体

1、第九章第九章 固体、液体和物态变化固体、液体和物态变化 高中物理选修高中物理选修3 33 3 第二节 液体 一一. .液体的微观结构液体的微观结构 1 1、液体有一定的体积，不易被压缩，这一特点跟固、液体有一定的体积，不易被压缩，这一特点跟固 体体样；另一方面又像气体，没有一定的形状，具有流样；另一方面又像气体，没有一定的形状，具有流 动性。动性。 2 2、 液体的分子间距离大约为液体的分子间距离大约为r r0 0，相互作用较强，液，相互作用较强，液 体分子的热运动主要表现为在平衡位置附近做微小的振体分子的热运动主要表现为在平衡位置附近做微小的振 动，这一点跟固体分子的运动情况类似。但液体分子

2、没动，这一点跟固体分子的运动情况类似。但液体分子没 有固定的平衡位置，它们在某一平衡位置附近振动一小有固定的平衡位置，它们在某一平衡位置附近振动一小 段时间后，又转到另一个平衡位置去振动。这就是液体段时间后，又转到另一个平衡位置去振动。这就是液体 具有流动性的原因。这一个特点明显区别于固体。具有流动性的原因。这一个特点明显区别于固体。 3 3、液体与非晶体的微观结构很类似。非晶体随着温、液体与非晶体的微观结构很类似。非晶体随着温 度的升高而逐渐软化，流动性也逐渐增加。因此，有时度的升高而逐渐软化，流动性也逐渐增加。因此，有时 把非晶体看作是过冷液体，而固体往往只专指晶体。把非晶体看作是过冷液体

3、，而固体往往只专指晶体。 二二. .液体的表面张力液体的表面张力 为什么叶面上的露珠，小水银滴，总是球形的？为什为什么叶面上的露珠，小水银滴，总是球形的？为什 么由滴管口缓慢流出的液体不是连续的液流而是连串的液么由滴管口缓慢流出的液体不是连续的液流而是连串的液 滴？为什么一些昆虫可以停在水面上而不致沉入水滴？为什么一些昆虫可以停在水面上而不致沉入水 里？里？ 实验实验: : 现象现象: :刺破棉线左侧的薄膜，右侧的薄膜就会收缩，使棉线向右弯刺破棉线左侧的薄膜，右侧的薄膜就会收缩，使棉线向右弯 成弧形；刺破棉线右侧的薄膜，左侧的薄膜就会收缩，使棉线向左成弧形；刺破棉线右侧的薄膜，左侧的薄膜就会收

4、缩，使棉线向左 弯成弧形弯成弧形 现象现象: :刺破棉线圈里的肥皂膜后，棉线圈外的薄膜就会收缩，使棉刺破棉线圈里的肥皂膜后，棉线圈外的薄膜就会收缩，使棉 线圈张紧成圆形线圈张紧成圆形 液体的表面就好像张紧的橡皮膜一样，具有收缩的趋势 为什么液体表面具有收缩的趋势呢？为什么液体表面具有收缩的趋势呢？ 液体表面有一层跟气体接触的薄层，叫做表面层。液体表面有一层跟气体接触的薄层，叫做表面层。 处于表面层的液体分子，一方面处于表面层的液体分子，一方面 受到上方气体分子作用，另一方受到上方气体分子作用，另一方 面又受到下方液体分子作用。而面又受到下方液体分子作用。而 液体分子比气体分子的作用强，液体分子

5、比气体分子的作用强， 所以，表面层分子排列比液体内所以，表面层分子排列比液体内 部要稀疏些，分子间距离较液体部要稀疏些，分子间距离较液体 内部也大一点。内部也大一点。 在表面层里，分子间的距离大，分子间的相互作用在表面层里，分子间的距离大，分子间的相互作用 表现为引力表现为引力 如果在液面上划一条分界线如果在液面上划一条分界线MNMN，把液面分为（，把液面分为（1 1）和）和 （2 2）两部分，那么，由于表面层中分子间的引力，液面）两部分，那么，由于表面层中分子间的引力，液面 （1 1）对液面（）对液面（2 2）有引力）有引力F F1 1的作用，液面（的作用，液面（2 2）对液面（）对液面（1

6、 1） 有引力有引力F F2 2的作用，的作用，F F1 1和和F F2 2大小相等、方向相反大小相等、方向相反 像这种液面各部分间相互吸引的力，叫做表面张力 液体的表面张力使液面具有收缩的趋势 在体积相等的各种形状的物在体积相等的各种形状的物 体中，球形物体的表面积最小，体中，球形物体的表面积最小， 所以草叶上的露珠，小水银滴等，所以草叶上的露珠，小水银滴等， 都因表面张力使液面收缩而呈球都因表面张力使液面收缩而呈球 形形 三三. .浸润和不浸润浸润和不浸润 放在洁净的玻璃板上的一滴水，会附着在玻璃板上放在洁净的玻璃板上的一滴水，会附着在玻璃板上 形成薄层把一块洁净的玻璃片浸入水里再取出来，

7、玻形成薄层把一块洁净的玻璃片浸入水里再取出来，玻 璃表面会沾上一层水这种现象叫做璃表面会沾上一层水这种现象叫做浸润。浸润。 放在洁净的玻璃板上的一滴水银，能够在玻璃板上放在洁净的玻璃板上的一滴水银，能够在玻璃板上 滚来滚去，而不附着在上面把一块洁净的玻璃片浸入滚来滚去，而不附着在上面把一块洁净的玻璃片浸入 水银里再取出来，玻璃上也不附着水银这种现象叫做水银里再取出来，玻璃上也不附着水银这种现象叫做 不浸润。不浸润。 对玻璃来说，水是浸润液体对玻璃来说，水是浸润液体 对玻璃来说，水银是不浸润液体对玻璃来说，水银是不浸润液体 把浸润液体装在容器里，例如把水装在玻璃把浸润液体装在容器里，例如把水装在

8、玻璃 容器里，由于水浸润玻璃，器壁附近的容器里，由于水浸润玻璃，器壁附近的液面向上液面向上 弯曲弯曲把不浸润液体装在容器里，例如把水银装把不浸润液体装在容器里，例如把水银装 在玻璃容器里，由于水银不浸润玻璃，器壁附近在玻璃容器里，由于水银不浸润玻璃，器壁附近 的的液面向下弯曲液面向下弯曲 浸润浸润不浸润不浸润 水水水银水银 同一种液体，对一些固体是浸润的，对另一同一种液体，对一些固体是浸润的，对另一 些固体是不浸润的水能浸润玻璃，但不能浸润些固体是不浸润的水能浸润玻璃，但不能浸润 石蜡水银不能浸润玻璃，但能浸润铅石蜡水银不能浸润玻璃，但能浸润铅 我们用的毛巾都是用能被水浸润的织物做成我们用的毛

9、巾都是用能被水浸润的织物做成 的能够用墨水在纸上写字，是因为所用的纸被的能够用墨水在纸上写字，是因为所用的纸被 墨水浸润脱脂棉脱脂的目的，在于使它从不能墨水浸润脱脂棉脱脂的目的，在于使它从不能 被水浸润变为可以被水浸润，以便吸取药水各被水浸润变为可以被水浸润，以便吸取药水各 种游禽用嘴把由体内分泌出来的油脂涂在自己的种游禽用嘴把由体内分泌出来的油脂涂在自己的 羽毛上，使羽毛不被水浸润羽毛上，使羽毛不被水浸润 观察浸润液体和不浸润液体在细管里发生的现象观察浸润液体和不浸润液体在细管里发生的现象 把几根内径不同的细把几根内径不同的细 玻璃管插入水中，可以看玻璃管插入水中，可以看 到管里的水面比容器

10、里的到管里的水面比容器里的 水面高管的内径越小，水面高管的内径越小， 管里的水面越高管里的水面越高 如果把这些细玻璃管插入水银中，发生的现象正好如果把这些细玻璃管插入水银中，发生的现象正好 相反，管里的水银面比容器里的水银面低管的内径越小，相反，管里的水银面比容器里的水银面低管的内径越小， 管里的水银面越低管里的水银面越低 浸润液体在细管里上升的现象和不浸润液体在细管浸润液体在细管里上升的现象和不浸润液体在细管 里下降的现象，叫做里下降的现象，叫做毛细现象毛细现象。 能够发生毛细现象的管叫做毛细管。能够发生毛细现象的管叫做毛细管。 四、毛细现象四、毛细现象 毛巾吸汗，砖块吸水，粉笔吸墨水，都是

11、常毛巾吸汗，砖块吸水，粉笔吸墨水，都是常 见的毛细现象在纸张、棉花、毛巾、粉笔、木见的毛细现象在纸张、棉花、毛巾、粉笔、木 材、土壤、砖块等物体内部有许多细小的孔道，材、土壤、砖块等物体内部有许多细小的孔道， 起着毛细管作用起着毛细管作用 原来，浸润液体跟毛细管内壁接触时，引起原来，浸润液体跟毛细管内壁接触时，引起 液面的弯曲，使液面变大而表面张力的收缩作液面的弯曲，使液面变大而表面张力的收缩作 用要使液面减小，于是管内液体随着上升，以减用要使液面减小，于是管内液体随着上升，以减 小液面直到表面张力向上的拉引作用跟管内升小液面直到表面张力向上的拉引作用跟管内升 高的液柱的重力达到平衡时，管内液

12、体停止上升，高的液柱的重力达到平衡时，管内液体停止上升， 稳定在一定的高度稳定在一定的高度 应用应用: :土壤里有很多毛细管，地下的水分可以土壤里有很多毛细管，地下的水分可以 沿着它们上升到地面如果要保存地下的水分，沿着它们上升到地面如果要保存地下的水分， 就要把地面的土壤锄松，破坏这些土壤里的毛细就要把地面的土壤锄松，破坏这些土壤里的毛细 管相反，如果想把地下的水分引上来，就不仅管相反，如果想把地下的水分引上来，就不仅 要保持土壤里的毛细管，而且还要使它们变得更要保持土壤里的毛细管，而且还要使它们变得更 细，这时就要用滚子压紧土壤细，这时就要用滚子压紧土壤 防止防止: :在建筑房屋的时候，在

13、砌砖的地基上铺在建筑房屋的时候，在砌砖的地基上铺 一层油毡或涂过沥青的厚纸，防止地下的水分沿一层油毡或涂过沥青的厚纸，防止地下的水分沿 着砸实的地基以及砖墙的毛细管上升，以使房屋着砸实的地基以及砖墙的毛细管上升，以使房屋 保持干燥保持干燥 液晶态是介于固态和液态之间的中间态 一方面像液体具有流动性，另一方面又像晶体，分一方面像液体具有流动性，另一方面又像晶体，分 子在特定方向排列比较整齐，具有各向异性人们把物子在特定方向排列比较整齐，具有各向异性人们把物 质的这种状态叫做质的这种状态叫做液晶态液晶态，把处于这种状态的物质叫做，把处于这种状态的物质叫做 液晶液晶 组成晶体的物质微粒（分子，原子或

14、离子）依照一定的规律在组成晶体的物质微粒（分子，原子或离子）依照一定的规律在 空间有序排列，构成空间点阵，所以液晶表现为各向异性，液体却空间有序排列，构成空间点阵，所以液晶表现为各向异性，液体却 表现分子排列无序性和流动性，液晶分子既保持排列有序性，保持表现分子排列无序性和流动性，液晶分子既保持排列有序性，保持 各向异性，又可以自由移动，位置无序，因此也保持流动性。各向异性，又可以自由移动，位置无序，因此也保持流动性。 五、液晶态五、液晶态 1.关于液体的表面张力的下列说法中正确的是（关于液体的表面张力的下列说法中正确的是（） A、由于液体的表面张力使表面层内液体分子间的平均距、由于液体的表面

15、张力使表面层内液体分子间的平均距 离小于离小于r0 B、由于液体的表面张力使表面层内液体分子间的平均距、由于液体的表面张力使表面层内液体分子间的平均距 离大于离大于r0 C、产生表面张力的原因是表面层内液体分子间只有引力、产生表面张力的原因是表面层内液体分子间只有引力 没有斥力没有斥力 D、表面张力使液体的表面有收缩的趋势、表面张力使液体的表面有收缩的趋势 分析与解：分析与解：由分子运动论可知：在液体与空气接触面附近由分子运动论可知：在液体与空气接触面附近 的液体分子，液面上方的空气分子对它们的作用极其微弱，的液体分子，液面上方的空气分子对它们的作用极其微弱， 所以它们基本上只受到液体内部分子

16、的作用，因而在液面所以它们基本上只受到液体内部分子的作用，因而在液面 处便形成一个特殊的薄层，称为表面层。在液体表面层内，处便形成一个特殊的薄层，称为表面层。在液体表面层内， 分子的分布比液体内部稀疏，它们之间的距离分子的分布比液体内部稀疏，它们之间的距离rr0，分子，分子 间作用力表现为引力，因此液体表面有收缩的趋势。间作用力表现为引力，因此液体表面有收缩的趋势。 D D 练习 2.下列现象中，由表面张力引起的现象是（下列现象中，由表面张力引起的现象是（） A、酒精和水混合后体积减小、酒精和水混合后体积减小 B、水银温度计中的水银柱的升或降、水银温度计中的水银柱的升或降 C、荷叶上的小水球呈

17、球形、荷叶上的小水球呈球形 D、洗头发时，当头发浸泡在水中时呈散开状，露、洗头发时，当头发浸泡在水中时呈散开状，露 出水面后头发聚拢到一起出水面后头发聚拢到一起 分析与解分析与解 因为液体表面张力使液面具有收缩的趋因为液体表面张力使液面具有收缩的趋 势，故选项势，故选项C和和D是正确的。酒精和水混合后体积是正确的。酒精和水混合后体积 减小，是由于分子间存在着空隙形成的。水银柱减小，是由于分子间存在着空隙形成的。水银柱 的升降是由于水银柱的热胀和冷缩造成的。的升降是由于水银柱的热胀和冷缩造成的。 CDCD 3.分别画出细玻璃管中水银柱和水柱上下表面的形分别画出细玻璃管中水银柱和水柱上下表面的形

18、状。状。 4.液体和固体接触时，附着层表面具有缩小的趋势是因为：液体和固体接触时，附着层表面具有缩小的趋势是因为： A.附着层里液体分子比液体内部分子稀疏；附着层里液体分子比液体内部分子稀疏； B.附着层里液体分子相互作用表现为引力；附着层里液体分子相互作用表现为引力； C.附着层里液体分子相互作用表现为斥力；附着层里液体分子相互作用表现为斥力； D.固体分子对附着层里液体分子的引力比液体分子之间的固体分子对附着层里液体分子的引力比液体分子之间的 引力强。引力强。 分析：分析：首先从题设中看出液体对固体来说是不浸润的，而首先从题设中看出液体对固体来说是不浸润的，而 后再对附着层液体分子的作用进

19、行研究。在出现不浸润现后再对附着层液体分子的作用进行研究。在出现不浸润现 象时，在附着层里出现了眼表面张力相似的收缩力，即引象时，在附着层里出现了眼表面张力相似的收缩力，即引 力。并且附着层里分子的分布，虽比起表面层要密一些，力。并且附着层里分子的分布，虽比起表面层要密一些， 但比起液内还是要稀疏，所以附着层分子受引力比液内分但比起液内还是要稀疏，所以附着层分子受引力比液内分 子受引力要大些。子受引力要大些。 ABAB 5.砖铺的地面为什么容易返潮？砖铺的地面为什么容易返潮？ 要想把凝在衣料上面的蜡或油脂去掉，只要把两要想把凝在衣料上面的蜡或油脂去掉，只要把两 层吸墨纸分别放在这部分衣料的上面和下面，然层吸墨纸分别放在这部分衣料的上面和下面，然 后用熨斗来熨就可以了为什么这样做可以去掉后用熨斗来熨就可以了为什么这样做可以去掉 衣料上的蜡或油脂？衣料上的蜡或油脂