液体表面现象.ppt

1、第四章 液体表面现象 掌握： 表面张力系数、 球型液面内外压强差 熟悉：表面活性物质、毛细现象 了解：气体栓塞任意弯曲液面内外压强差,思考题： 1.表面张力系数有几个定义？其物理意义 分别是什么？ 2.表面张力系数的大小和哪些因素有关？ 3.表面活性物质有何作用？ 4.附加压强是如何形成的？凹液面和凸液 面内部压强将怎样变化？ 5.接触角怎样判定？和润湿与否有何关系？ 6.毛细现象产生的原因是什么？ 7.气体栓塞如何形成？,1 表面张力(Surface tension),讨论：1.表面张力使液面产生向内收缩 2.表面张力方向与液面相切，指 向液面内部 3.表面张力作用于二部分液面之 间与边界线

2、垂直,一、表面张力,二、表面张力系数,表面张力系数定义：,表面张力系数单位： N / m,1 力,表面张力系数单位： N/m 、J/m2,2 功,3 能,【例3】吹成一个直径为10cm的肥皂泡， 设皂液的表面张力系数为40 10-3J/m2，需 要作多少功？ 【解】,三、影响表面张力系数的因素 1. 液体密度：密度小，易蒸发， 小； 2.液体温度：温度越高， 越小； 3.相邻物质的性质： 水与苯水的 =33.6x10-3 N/m； 水与醚水的 =12.2x10-3 N/m； 4.液体内的杂质,四、表面活性物质（surfactant） 使 减小的物质表面活性物质,2 弯曲液面内外的压强差 一、球

3、形液面内外的压强差 1. 附加压强（PS） 弯曲液面内外的压强差,2. 附加压强的大小,f,3. 附加压强的方向,凸液面： P内= P外Ps 凹液面： P内= P外Ps,一弯曲面内压强比外大一 附加压强,液面数,空气中水滴 ,水中气泡 ,肥皂泡 ,空气中液膜 ,【例】 已知液体的表面张力系数 为 ，用此液体吹成半径为 R 的液 泡，求液泡内压强。（大气压为PO）,PO,P1,P2,P1 = PO + PS,P2 = P1 PS = PO,P1 = P2 PS,P2 = P1 + PS = PO+2PS = PO+ 4/R,三、任意弯曲液面内外的压强差,附加压强的大小：,特例 1.球形 R1=

4、R2 2.柱形 R2 = ,3 毛细现象 气体栓塞,一、固体与液体接触处的表面现象,润湿和不润湿,2.润湿 90（锐角） 液体润湿固体,1.接触角 曲面的切线经液体 内部与器壁的夹角。,=0 液体完全润湿固体,90（纯角） 液体不润湿固体,3.非润湿,=180 液体完全不润湿固体,二、毛细现象(Capillarity),1. 毛细现象,2. 上升（下降）高度,【例7 】 ( p.68/14)图中，玻璃毛细管直径为1mm,水在毛细管里上升了30mm,如果管子慢慢地竖直下降，直到管子顶端离烧杯里的水面20mm时,求此时管中液面的曲率半径。,20,【解】,三、气体栓塞(aero-embolism)

5、液体在润湿情况下在细管中流动时，如果管中出现气泡，液体的流动就要受到阻碍，气泡多时将发生阻塞，这种现象称为气体栓塞。,（a). 液柱不动 : P左P右,(b). 液柱开始移动: P右P左P 流动条件:PP,(c). 流动条件: PP,本章小结,1. 表面张力的大小和方向 表面张力系数单位：N/m、J/m2 2. 表面张力系数三定义 3. 表面活性物质 使 减小的物质,4. 球形液面内外的压强差 凹液面：P内=P外Ps 凸液面：P内=P外Ps,5. 润湿与不润湿 6. 毛细现象 7. 气体栓塞,【例1】将一个半径为 R 的球型液珠分散成 8 个半径相同的小液滴需作功多少？ （设表面张力系数为） 【解】,【例2】试求当半径r=210-3mm的许多小水滴融合成一个半径R=2mm的大水滴时，所减少的表面能。（ ） 【解】设有n个小水滴。,【例4】已知液体的表面张力系数 为 ，用此液体吹成半径为 R 的液 泡，求液泡内外压强差。 【解】 PP外P内 0+s外（0s内） 0+2/R外（0 2/R内） 4/R,【例5】一个肥皂泡的直径为圆形水珠的二倍，设肥皂泡的 是水的三倍，求水滴