液体的表面现象总复习陈莹莹课件

第3章液体的表面现象

复习教师：陈莹莹2023年10月1日理学院应用物理系1第3章液体的表面现象

复习教师：陈莹莹2023年8月7日1目录

第1节：液体的表面张力第4节：蒸发与凝结2023年10月1日理学院应用物理系2第2节：弯曲液面的附加压强第3节：毛细现象目录第1节：液体的表面张力第4节：蒸发与凝结202液体分子间作用力显著，宏观上表现为不易压缩性，液体分子在平衡位置附近做振动和在液体内移动。定居时间：液体分子在每一个平衡位置上振动的时间。2023年10月1日理学院应用物理系31.1

液体的微观结构说明不同液体，随着温度、压强的不同，定居时间不同。当外力作用时间大于定居时间表现为液体的流动性

当外力作用时间小于定居时间表现为固体特有的弹性形变、脆性断裂等力学现象液体分子间作用力显著，宏观上表现为不易压缩性3

液体表面像张紧的弹性薄膜一样，具有使液体表面收缩至最小的趋势。

液体表面具有收缩作用的力，称为液体的表面张力。1.2

液体的表面张力现象及其微观本质液体的表面张力现象2023年10月1日理学院应用物理系4液体表面像张紧的弹性薄膜一样，具有使液体表面41.2

液体的表面张力现象及其微观本质液体表面张力的微观本质2023年10月1日理学院应用物理系5从力的角度看，在宏观上就呈现为表面张力。液体表面层分子比液体内部分子的相互作用势能大。

由势能最小原则，在没有外力影响下，液体应处于表面积最小的状态。即液面具有收缩趋势，就像绷紧的膜。液体表面张力的微观本质2023年8月7日理学院应用物理系5从力的角度定义

α称为表面张力系数，表示单位长度直线两旁液面的相互作用拉力，单位为N·m-1。1.3

表面张力系数2023年10月1日理学院应用物理系6α表示液面增加单位表面积时，外力所需做的功。从做功的角度定义α表示液面增加单位表面积所增加的表面能。从表面能的角度定义从力的角度定义α称为表面张力系数，表示单位长度直线两6（1）不同液体的表面张力系数不同，密度小、容易蒸发的液体表面张力系数小。（2）同一种液体的表面张力系数与温度有关，温度越高，表面张力系数越小。（3）液体表面张力系数与相邻物质的性质有关。（4）表面张力系数与液体中的杂质有关。1.3

表面张力系数表面张力系数的基本性质2023年10月1日理学院应用物理系7（1）不同液体的表面张力系数不同，密度小、容易蒸发的液7例半径为r=2×10-3mm的许多小水滴融合成一半径为R=2mm的大水滴时(水滴呈球状，水的表面张力系数α=73×10-3N·m-1保持不变)，求所释放出的能量。解大水滴的面积为设小水滴数目为n，n个小水滴的总面积为在融合过程中，小水滴的总体积与大水滴的体积相同，则

表面张力系数融合过程中释放的能量源于表面积减少释放的表面能

则1.3

表面张力系数2023年10月1日理学院应用物理系8例半径为r=2×10-3mm的许多小水滴融合成一半径为R=8与水接触的油的表面张力系数a=1.8×10-2N·m-1，为了使1.0×10-3kg的油滴在水内散布成半径r=10-6m小油滴（a不变，油的密度为ρ=900kg·m-3），需要做多少功？例设一个半径为R的大油滴散布成N个小油滴，表面积增加，因而所需作的功为解油的质量m

不变，则可得：1.3

表面张力系数2023年10月1日理学院应用物理系9与水接触的油的表面张力系数a=1.8×10-2N·m-19目录第1节：液体的表面张力第4节：蒸发与凝结2023年10月1日理学院应用物理系10

第2节：弯曲液面的附加压强第3节：毛细现象目录第1节：液体的表面张力第4节：蒸发与凝结2010对于弯曲液面来说，由于液体表面张力的存在，在靠近液面的两侧就形成压强差，称为附加压强。其中为液面内侧的压强，为液面外侧的压强。2.1

弯曲液面的附加压强2023年10月1日理学院应用物理系11注意：附加压强正负，与方向无关，仅表示液面内外压强的

大小关系。对于弯曲液面来说，由于液体表面张力的存在，在11表面张力的合力f合的方向指向液面内，与P0方向相同fΔsPsP2凹液面PsP3凸液面f表面张力的合力f合的方向指向空气，与P3方向相同ffP0ΔsP02.1

弯曲液面的附加压强2023年10月1日理学院应用物理系12表面张力的合力f合的方向指向液面内，与P0方12

球形液面的附加压强与表面张力系数成正比，与液面的曲率半径成反比。同理可证，对凹形液面2.2

球形液面的附加压强附加压强与表面张力的定量关系2023年10月1日理学院应用物理系13df//df⊥dfrABCRdl球形液面的附加压强与表面张力系数成正比，与液13RCAB球形液泡内气体的压强为2.2

球形液面的附加压强球形液膜附加压强与表面张力的定量关系2023年10月1日理学院应用物理系14如果液面外大气压为P0，在平衡状态下，球形液面内液体压强为凹形液面内液体压强为RCAB球形液泡内气体的压强为球形液膜附加压强与表面张力的定14例求如图所示的装置中，连通管活塞关闭，左右两端吹成一大一小两个气泡。（假设肥皂薄膜厚度为定值）如果打开连通管，气体会怎么运动？解由肥皂泡内外气体压强差打开连通管后气体将从B

流向A

。

由于

所以那么形成B的肥皂薄膜最后会不会流经连通管，最后到达A？2.2

球形液面的附加压强2023年10月1日理学院应用物理系15例求如图所示的装置中，连通管活塞关闭，左右两端吹成一大一小两15目录第1节：液体的表面张力第4节：蒸发与凝结2023年10月1日理学院应用物理系16第2节：弯曲液面的附加压强

第3节：毛细现象目录第1节：液体的表面张力第4节：蒸发与凝结2016

液体对固体的润湿程度由接触角来表示。接触角：在液、固体接触时，固体表面经过液体内部与液体表面所夹的角，通常用

表示。当时，液体润湿固体；当时，液体不润湿固体。当时，液体完全润湿固体；当时，液体完全不润湿固体。q润湿q不润湿3.1

润湿和不润湿2023年10月1日理学院应用物理系17

润湿和不润湿取决于液体和固体的性质，是由附着层分子力引起的。液体对固体的润湿程度由接触角来表示。17

毛细现象是由于润湿或不润湿现象和液体表面张力共同作用引起的。固体液体如果液体对固体润湿，则形成凹液面。附加压强向上，管内液面升高，产生毛细现象。固体液体如果液体对固体不润湿，则形成凸液面，附加压强向下，管内液面降低，产生毛细现象。

3.2

毛细现象毛细现象产生的原因2023年10月1日理学院应用物理系18毛细现象是由于润湿或不润湿现象和液体表面张力183.2

毛细现象Rrhθ2023年10月1日理学院应用物理系19毛细管中液面上升或下降的高度说明若液体不润湿管壁，则可得，管内液面下降。在完全润湿或完全不润湿的情况下，

=0或

=

，则：

——上升或下降的最大值Rrhθ2023年8月7日理学院应用物理系