物理-大物b02液体表面性质

01液体的表面张力02弯曲液面的附加压强03毛细现象04弯曲液面上方的饱和蒸气压目录Contents05渗透压及其应用01液体的表面张力02弯曲液面的附加压强03毛细现象04弯曲液面上方的饱和蒸气压目录Contents05渗透压及其应用为什么气泡总是成圆弧形？为什么水滴从来不会有棱角？一、表面张力（surfacetension)雨后初晴的礼物秋荷一滴露，清夜坠玄天。将来玉盘上，不定始知圆。1、表面张力表面张力：液体表面分子间的吸引力。分子力液体表面状况液体内部液体表面层汽化层表面层液体分子间距比液体内部分子间距大，分子之间呈现引力当分子间距离略大于平衡距离时，分子力表现为引力液体分子受力情况（不计重力）

液体表面张力的微观解释

合引力：0

液体分子受力情况（不计重力）该力总是力图使表层分子往液体内部走，而液体是不易压缩的，于是表面有收缩的趋势液体表面张力的微观解释2、表面张力系数表面张力方向：总是与液面相切

液体表面张力系数是表征液体表面张力大小的特征量。

表面张力能的属性：

于是

二、表面能

该式表明：液体表面张力系数等于增加单位液体表面积时外力所做的功，也等于增加液体单位表面积时所增加的表面能。讨论表面张力系数的物理性质(physicalsignificance)力的属性(propertyofforce)能的属性(propertyofenergy)作用在液体表面单位长度直线上的表面张力增加单位液体表面积时所增加的表面能

影响液体表面张力的因素

几种液体的表面张力系数（20℃）液体汞水甘油苯酒精（）49072.86528.922.3与相邻物质性质有关。同一液体与不同物质交界，𝛼值不同。水银在不同气体中的表面张力系数气体空气（）478477488480469影响液体表面张力的因素与温度有关。水在不同温度下的表面张力系数温度（℃）051530100（）75.674.973.571.258.9与液体内所含其它物质有关。

液膜与空气有两个接触面三、表面张力系数的测定

(1)拉膜法(2)液滴法

释放出的能量等于水滴表面积的减少量与表面张力系数的乘积，即

解：大油滴等温地散布成大量小油滴，增加了表面积，外力做功用来增加表面能

由于油的总质量不变，所以解得故

例：把一根缝衣针小心地放在水面上，可以把水面压弯而不沉没，为什么？

由于水面的表面张力使被压弯的水面收缩，有使它力图恢复原来的水平状态的趋势，压弯处水面产生的表面张力方向如图所示，使弯曲液面对针产生竖直向上的托力。例：网孔较小的筛子里盛有少量的水时，水不会从网孔中流出。试解释这一现象。

表面张力的例子：洗头后头发会沾在一起，且紧贴头皮；被雨水淋湿的衣服也会紧贴在身上热锅上被水蒸气托起的水滴呈圆形几股靠得很近的水流，人为地让它们合在一起后，便能合拢成一股将食用油灌入小口瓶中时，常在瓶口插一根竹筷或玻璃棒，食用油就可以沿着竹筷或玻璃棒流人瓶中，而不会流到瓶子外面。雨伞的伞面织物都有细小的孔，下雨天用撑开的伞遮雨，雨水不会从小孔中漏下来。把一根缝衣针放在一张薄餐巾纸上，用纸托住缝衣针轻轻地放在水面上，纸被水浸透后沉入水底，而缝衣针会浮在水面上。表面张力的例子：在杯中装满水(注意杯口的外沿必须干燥)，放在桌上。将干净的分币轻轻地从水面投下，要求尽量减少水面的扰动。随着投入的分币数增多，水面会明显超出杯口，但水不溢出来。水面上的爬虫能不落入水中01液体的表面张力02弯曲液面的附加压强03毛细现象04弯曲液面上方的饱和蒸气压目录Contents05渗透压及其应用1.液面水平

一、弯曲液面的附加压强

凸液面

2.液面弯曲

凸面上受的总压强大于平面上的压强

凹液面

2.液面弯曲

凹面上受的总压强小于平面上的压强

结论：附加压强使弯曲液面内外压强不等，附加压强方向恒指向曲率中心，即指向液面凹侧。pinpoutR

二、拉普拉斯公式（Laplaceformula）1、球形液面的附加压强由于表面张力的存在，弯曲液面内外(insideandoutside)的压强不等，其压强差服从拉普拉斯公式：推导：(1)球冠形液块受外部大气压力(2)内部液体的压力(3)表面张力

rp内Rp外

凹形球面液膜：凸形球面液膜：

rp内Rp外

若液体处于大气中：

凹形球面液膜：凸形球面液膜：

半径越小，附加压强越大；半径越大，附加压强越小。半径无限大时，附加压强为零，这正是水平液面的情况。解释常见现象:液滴为何呈球形或椭球形？不规则形状液滴的附加压力出现不规则的弯曲形状的液滴，在液面不同部位，其弯曲方向和曲率都不同，由此产生的附加压力也不同，在凸面处附加压力指向液体内部，而在凹面处则指向相反的方向，这种不平衡的力必将迫使液滴变形。只有球面上各点的曲率都相同，各处的附加压力一样，液滴受力平衡，才会呈现稳定的形状。在没有外力影响下，自由存在的液滴通常都呈球形。在重力等外力作用下，液滴则呈椭球形。2、球形液膜内外的压强差凹形球面液膜：凸形球面液膜：表明球形液膜半径越小，泡内外的压强差越大。

问题：若用一根细玻璃管将两个半径大小不同的肥皂泡连通起来，那么这两个肥皂泡的大小将如何变化？分析：对半径较小的肥皂泡来说，泡内的气体将被压入到半径较大的肥皂泡中去，从而变得越来越小，直至消失。半径较大的肥皂泡则随着气体被压入而逐渐变大。

解：

01液体的表面张力02弯曲液面的附加压强03毛细现象04弯曲液面上方的饱和蒸气压目录Contents05渗透压及其应用

一、润湿和不润湿润湿：固体和液体接触时，它们的接触角为锐角的现象。不润湿：固体和液体接触时，它们的接触角为钝角的现象。

润湿；

不润湿

毛细现象：润湿管壁的液体在细管里液面升高，不润湿管壁的液体在细管里液面下降的现象。二、毛细现象水润湿毛细管水银不润湿毛细管1、液体润湿管壁毛细管越细，毛细现象越显著可以利用毛细管中液体的升高，测量液体的表面张力系数。

2、液体不润湿管壁

毛细管越细，液面下降高度越大；接触角越大，液面下降高度越大。完全不润湿条件下：

3、

应用(applications)在自然界中经常会发现这样一种现象，在傍晚时地面是干燥的，而在清晨时地面却变得湿润了。试解释这种现象的成因。答：根据对毛细想象的物理分析可知，由于水的表面张力系数与温度有关，毛细水上升的高度会随温度的变化而变化，温度越低，毛细水上升的高度越高。在白天，由于日照的原因，土壤表面的温度较高，土壤表面的水分一方面蒸发加快，另一方面土壤颗粒之间的毛细水会因温度升高而下降，这两方面的原因使土壤表层变得干燥。相反，在夜间，土壤表面的温度较低，而土壤深层的温度变化不大，使得土壤颗粒间的毛细水上升；另一方面，空气中的水汽也会因为温度下降而凝结，从而使得清晨时土壤表层变得较为湿润。

由拉普拉斯公式可知而可得

三、悬着水和毛细管的气体栓塞现象水沿土壤颗粒间隙形成的毛细管上升，叫毛细管上升水。土壤毛细管中存在的水叫悬着水。气体栓塞现象当液体在毛细管中流动时，如果管中出现了气泡，液体的流动就要受到阻碍，气泡产生多了，就能堵住毛细管，使液体不能流动，这种现象称为气体栓塞现象。

砖块吸水、毛巾吸汗、粉笔吸水及毛笔吸墨汁都是常见的毛细现象下雨后，人走过潮湿的泥地，在地面上留下的脚印里会渗出水来建房子时在地基上铺防潮毡画国画，毛笔由于有毛细管可吸较多墨汁，宣纸由于毛细管的作用能使墨汁迅速散布开来毛细现象的例子01液体的表面张力02弯曲液面的附加压强03毛细现象04弯曲液面上方的饱和蒸气压目录Contents05渗透压及其应用一、蒸发和凝结液体变成气体的过程称汽化过程。常温下的汽化过程称蒸发，其逆过程称凝结。非密闭容器密闭容器（1）

蒸发（2）

凝结（3）在密闭容器中，当

饱和（动态平衡）饱和蒸气饱和蒸气压二、弯曲液面上的饱和蒸气压1.定性分析(1)微观分析凹液面上的饱和蒸气压小于平液面上的饱和蒸气压。凸液面上的饱和蒸气压大于平液面上的饱和蒸气压。(2)宏观分析

凹液面：阻止蒸发饱和蒸气压小

凹液面：促进蒸发饱和蒸气压大2.定量分析(1)凹液面设毛细管内弯曲液面上的饱和蒸气压为

平液面上的饱和蒸气压为

说明凹形液面上的饱和蒸气压小于水平液面上方的饱和蒸气压。(2)凸液面

说明凸形液面上的饱和蒸汽压大于水平液面上方的饱和蒸气压。

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