2021-2022学年高二物理竞赛课件：流体力学的液体流动

1、流体力学的液体流动h 在相同温度下，弯曲液面上的饱和蒸气压和水平液面上的饱和蒸气压是不相同的。饱和蒸气压饱和状态：单位时间内逸出液面的分子数和返回液面的分子数相等，液面上的蒸气密度保持一个稳定的数值，这种状态称为饱和状态。饱和蒸气压：饱和状态蒸气的压强称为饱和蒸气压。（1-14） 开尔文方程(Kelvin formula ）它表示：(1)液滴半径越小，与之相平衡的蒸气压就越大；(2)当r时，即平面液体， ；(3)凹面(r为负值)上的平衡蒸气压小于 。 （1-14） 与凹液面相反，由于凸液面上有较大的饱和蒸气压，蒸气就不容易在凸液面上凝结，特别是使蒸气凝结为液滴发生困难。在液滴形成的最初阶段，液

2、滴十分小，凸液面的曲率半径非常小，相应的饱和蒸气压相当大，有时蒸气压已超过平液面上的饱和蒸气压几倍以上，仍无法凝结成液滴，这种蒸气称为过饱和蒸气。如果在蒸气中引入尘埃、杂质等微粒，凝结便容易发生。这是因为这些微粒表面附上一层液体后便成为相当大的液滴，蒸气的凝结便在微粒表面发生，这种微粒称为凝结核。在有凝结核的情况下，蒸气压只需超过平液面上饱和蒸气压的百分之几，液滴便可形成。人工降雨有时就是引入凝结核来产生雨滴的，在不降水的冷云或混合云中，水滴、蒸气、冰晶呈相对稳定的状态；此时，若将碘化银粉末引入云中时就可作为凝结核而产生大量冰晶，破坏平衡而达到人工降水的目的。我国农民很早就发明了用熏烟来防止霜

3、冻的方法，试简述其原理。应用1-人工降雨 原理应用2-喷雾干燥喷雾干燥过程正好相反，在喷雾中将液体喷成小液滴，因小液滴蒸气压高，使得液体不易凝结成水滴，易于干燥。 应用3-液体蒸馏 在液体蒸馏过程中刚开始形成的极小气泡，由于小气泡半径为负值，泡内饱和蒸气压极低，远小于外压，致使气泡难以形成，导致液体成为过热液体。而过热易发生爆沸，是导致实验室和工厂出事故的原因。若加入沸石或插入毛细管，因沸石的多孔性，已有较大的气泡存在，泡内压力不至很小因而可防止过热爆沸现象。此外Kelvin方程还可应用于晶体的溶解度，并表明小晶体具有较大的溶解度，从而能说明溶液的过饱和液体的过冷现象等。应用4-毛细凝聚现象

4、在毛细凝聚现象中，如果毛细管越细，则与液体成平衡的饱和蒸汽压就越小，所以在蒸汽压小于正常饱和蒸汽压时就会发生毛细管凝聚现象。土壤、纤维织物以及大多数植物叶面都含很多的毛细管孔隙，由于水份在毛细管中润湿呈凹液面，故对平面液体尚未达到饱和的蒸汽压，在毛细管中可能开始凝结，因此，土壤中的毛细管结构具有保持水份的作用。这也解释了为什么大多数植物叶面在早晨呈现露珠 h1234得分析2考虑毛细管直径很小时，0，此时类似可推得凸图液面附近得压强结论 1.凹液面上方的饱和蒸气压小于平液面上方的饱和蒸汽压； 2.凸液面上方的饱和蒸气压大于平液面上方的饱和蒸汽压； 从微观上看，在凹液面下任一分子M逸出液面所需作的

5、功比平液面时要大，因与平液面相比，它要多克服凹液面与平液面AB之间那部分液体分子的引力，如图(a)所示。因此，在相同温度下单位时间内逸出的分子数比平液面要少，当达到动态平衡时，凹液面上方的饱和蒸气压相应的也比平液面时小。同理，对于凸液面，分子M逸出液面时，与平液面相比，它不必克服凸液面与平液面之间那部分分子的引力，如图（b)所示，在动态平衡时，凸液面上方的蒸气密度大于相同温度下平液面上方的蒸气密度，所以凸液面上方的饱和蒸气压比平液面时大。 由于分子引力有效作用距离很短，只有在弯曲液面曲率半径很小的情况下，平液面与弯曲液面上方的饱和蒸气压的差异才能显示出来。MBA(a)BMA(b) 土壤的吸湿量

6、与大气的相对湿度有关，关系如图所示。这是因为土壤中的毛细管水具有凹液面，饱和蒸气压比平液面的小，当大气中的水汽尚未达到饱和状态，即相对湿度还没有达到100时，这些水汽在毛细管的凹液面上方却已达到饱和状态，开始凝结，从土壤吸湿量与空气相对湿度关系气中吸收大量水分。123o80100B百克干土吸水 实验测得，当相对湿度低于80的，每100g干土只能吸收1g左右的水分，当相对湿度高于80时，同种土壤吸湿量大增，每100g干土可吸收2g以上的水分。 hBACP0解：如图A、B为同一水面上的两点，根据流体静力学， 例： 将一充满水银的气压计管底下端浸在容器中，如图5-18所示。管内截面直径d0.4cm，管内、外水银面的高度差h758mm。试求大气压强。(已知水银密度度：136gcm3， 54010-3