高中物理選修3-3課件 9.2 液體

1、第九章第九章 固體、液體和物態(tài)變體固體、液體和物態(tài)變體 液體的微觀結(jié)構(gòu)液體的微觀結(jié)構(gòu) 液體有一定的體積液體有一定的體積，不易被壓縮不易被壓縮，這一，這一 特點(diǎn)跟固體特點(diǎn)跟固體樣；另一方面又像氣體，樣；另一方面又像氣體，沒(méi)沒(méi) 有一定的形狀有一定的形狀，具有，具有流動(dòng)性流動(dòng)性。 液體的分子間距離大約為液體的分子間距離大約為r r0 0，相互作用較，相互作用較 強(qiáng)，液體分子的熱運(yùn)動(dòng)主要表現(xiàn)為在強(qiáng)，液體分子的熱運(yùn)動(dòng)主要表現(xiàn)為在平衡位置平衡位置 附近附近做做微小的振動(dòng)微小的振動(dòng)，這一點(diǎn)跟固體分子的運(yùn)動(dòng)，這一點(diǎn)跟固體分子的運(yùn)動(dòng) 情況類似。但液體分子情況類似。但液體分子沒(méi)有固定沒(méi)有固定的的平衡位置平衡位置，

2、 它們?cè)谒鼈冊(cè)谀骋黄胶馕恢酶浇駝?dòng)一小段時(shí)間某一平衡位置附近振動(dòng)一小段時(shí)間后，后， 又又轉(zhuǎn)到轉(zhuǎn)到另一個(gè)平衡位置去振動(dòng)另一個(gè)平衡位置去振動(dòng)。這就是液體具。這就是液體具 有流動(dòng)性的原因。這一個(gè)特點(diǎn)明顯區(qū)別于固體。有流動(dòng)性的原因。這一個(gè)特點(diǎn)明顯區(qū)別于固體。 固體固體液體液體氣體氣體 體積對(duì)比體積對(duì)比10001000 單個(gè)分子單個(gè)分子 表現(xiàn)表現(xiàn) 局部（小局部（小 區(qū)域）區(qū)域） 表現(xiàn)表現(xiàn) 宏觀性質(zhì)宏觀性質(zhì) 1 11010 在在固定固定的的平平 衡位置衡位置附近附近 做做微小的振微小的振 動(dòng)動(dòng) 在在非固定非固定的的 平衡位置平衡位置附附 近近做做振動(dòng)振動(dòng) 沒(méi)有沒(méi)有平衡平衡 位置位置 分子分子規(guī)則規(guī)則 的的

3、排列排列 形成形成暫時(shí)暫時(shí)的的 分子分子規(guī)則規(guī)則 排布排布 無(wú)規(guī)則無(wú)規(guī)則 各向各向異性異性各向各向同性同性各向各向同性同性 為什么葉面上的露珠總是球形的為什么葉面上的露珠總是球形的? ?為什么為什么 由滴管口緩慢流出的液體不是連續(xù)的液流而是由滴管口緩慢流出的液體不是連續(xù)的液流而是 連串的液滴連串的液滴? ?為什么一些昆蟲(chóng)可以停在水面上而為什么一些昆蟲(chóng)可以停在水面上而 不致沉入水里不致沉入水里? （二）（二）. .液體的表面張力液體的表面張力 液體的表面張力液體的表面張力 液體表面液體表面有一層跟有一層跟氣體接觸氣體接觸的的薄層薄層， 叫做表面層叫做表面層 二、液體表面張力產(chǎn)生的原因二、液體表面

4、張力產(chǎn)生的原因 思考思考: : 液體分子在表面層與它在液體、氣體液體分子在表面層與它在液體、氣體 中分布有什么不同，分子間作用力又是怎樣中分布有什么不同，分子間作用力又是怎樣 的？的？ 表面層分子間表面層分子間 距比較稀疏，距比較稀疏， 分子間距分子間距rr0 0 ， 分子間的作用分子間的作用 表現(xiàn)為相互表現(xiàn)為相互吸吸 引。引。 液體的表面張力液體的表面張力 線兩側(cè)液體之間的線兩側(cè)液體之間的 作用力為引力作用力為引力 1 f 2 f n m 在液體表面設(shè)想一條任意直線，把液面分成在液體表面設(shè)想一條任意直線，把液面分成 兩個(gè)部分兩個(gè)部分 使液體表面使液體表面繃緊繃緊 表面張力方向表面張力方向和液

5、面和液面 ，垂直與所畫(huà)的垂直與所畫(huà)的 線線mn(mn(分界面），指向液面收縮趨勢(shì)的方向分界面），指向液面收縮趨勢(shì)的方向 相切相切 知識(shí)鞏固知識(shí)鞏固 蛛網(wǎng)上的水珠為何呈球狀？蛛網(wǎng)上的水珠為何呈球狀？ 結(jié)論：結(jié)論：表面張力會(huì)使液面收縮，使其收縮到表面張力會(huì)使液面收縮，使其收縮到 表面積最小。表面積最小。 書(shū)書(shū)p p38 38 說(shuō)一說(shuō) 說(shuō)一說(shuō) 知識(shí)鞏固知識(shí)鞏固 彎成弧形的棉線所受張力的方向彎成弧形的棉線所受張力的方向 怎樣？怎樣？ 液面各部分間的相互吸引力液面各部分間的相互吸引力. . 液體表面具有液體表面具有收縮收縮到到最小的趨勢(shì)最小的趨勢(shì) 液體的表面張力液體的表面張力: 把一塊玻璃分別浸入水和水

6、銀里再取把一塊玻璃分別浸入水和水銀里再取 出來(lái)，可觀察到從水銀中取出的玻璃上沒(méi)出來(lái)，可觀察到從水銀中取出的玻璃上沒(méi) 有附著水銀，從水中取出的玻璃上會(huì)沾上有附著水銀，從水中取出的玻璃上會(huì)沾上 一層水，為什么會(huì)出現(xiàn)上述兩種不同的現(xiàn)一層水，為什么會(huì)出現(xiàn)上述兩種不同的現(xiàn) 象呢？象呢？ 玻璃和水銀不浸潤(rùn)，而玻璃和水浸潤(rùn)玻璃和水銀不浸潤(rùn)，而玻璃和水浸潤(rùn) 我們已知道液體跟氣體接觸時(shí)，在接我們已知道液體跟氣體接觸時(shí)，在接 觸的表面存在一個(gè)薄層觸的表面存在一個(gè)薄層-表面層表面層，表面表面 層的性質(zhì)層的性質(zhì)決定了決定了表面層分子間的作用表現(xiàn)表面層分子間的作用表現(xiàn) 為為引力引力，使，使液體具有液體具有收縮收縮的的趨

7、勢(shì)趨勢(shì)，那么在，那么在 液體與固體接觸時(shí)，會(huì)出現(xiàn)什么現(xiàn)象呢？液體與固體接觸時(shí)，會(huì)出現(xiàn)什么現(xiàn)象呢？ 三、浸潤(rùn)和不浸潤(rùn)三、浸潤(rùn)和不浸潤(rùn) 1 1、浸潤(rùn)：、浸潤(rùn)：一種液體會(huì)潤(rùn)濕某種固體并附著在固體一種液體會(huì)潤(rùn)濕某種固體并附著在固體 的表面上。的表面上。 2 2、不浸潤(rùn)：、不浸潤(rùn)： 一種液體不會(huì)潤(rùn)濕某種固體，不會(huì)附著一種液體不會(huì)潤(rùn)濕某種固體，不會(huì)附著 在固體的表面上。在固體的表面上。 1 1、附著層內(nèi)液體分子間的距離附著層內(nèi)液體分子間的距離大于大于分子力平衡距分子力平衡距 離離r r0 0，附著層內(nèi)附著層內(nèi)分子間的作用分子間的作用表現(xiàn)為表現(xiàn)為引力引力，附著層附著層 有有收縮收縮的趨勢(shì)的趨勢(shì)，這樣，這樣液

8、體與固體液體與固體間表現(xiàn)為間表現(xiàn)為不浸潤(rùn)不浸潤(rùn) 2 2、附著層內(nèi)液體分子間的距離附著層內(nèi)液體分子間的距離小于小于分子力平衡分子力平衡 距離距離r r0 0，附著層內(nèi)附著層內(nèi)分子間的作用分子間的作用表現(xiàn)為表現(xiàn)為斥力斥力，附附 著層著層有有擴(kuò)張擴(kuò)張的趨勢(shì)的趨勢(shì)，這樣，這樣液體與固體間液體與固體間表現(xiàn)為表現(xiàn)為浸浸 潤(rùn)潤(rùn) 四、浸潤(rùn)和不浸潤(rùn)的微觀解釋四、浸潤(rùn)和不浸潤(rùn)的微觀解釋 浸潤(rùn)液體浸潤(rùn)液體在細(xì)管里在細(xì)管里上升上升的現(xiàn)象和的現(xiàn)象和不不 浸潤(rùn)液體浸潤(rùn)液體在細(xì)管里在細(xì)管里下降下降的現(xiàn)象，叫做毛細(xì)現(xiàn)象。的現(xiàn)象，叫做毛細(xì)現(xiàn)象。 2 2、浸潤(rùn)液體浸潤(rùn)液體在毛細(xì)管里在毛細(xì)管里上升上升后，形成后，形成凹月面凹月面，

9、因因 而管內(nèi)液面要比管外而管內(nèi)液面要比管外高高, ,不浸潤(rùn)液體不浸潤(rùn)液體在毛細(xì)管里在毛細(xì)管里下下 降降后形成后形成凸月面凸月面, ,因而管內(nèi)液面比管外因而管內(nèi)液面比管外低低 1 1、毛細(xì)現(xiàn)象：、毛細(xì)現(xiàn)象： 五、毛細(xì)現(xiàn)象：五、毛細(xì)現(xiàn)象： 小結(jié)：小結(jié)：毛細(xì)現(xiàn)象是液體表面張力和浸潤(rùn)或不毛細(xì)現(xiàn)象是液體表面張力和浸潤(rùn)或不 浸潤(rùn)的共同的結(jié)果浸潤(rùn)的共同的結(jié)果 當(dāng)毛細(xì)管里當(dāng)毛細(xì)管里插入插入浸潤(rùn)液體浸潤(rùn)液體 中中時(shí)，時(shí)，附著附著液體表面液體表面層里層里的的斥斥 力力使使附著層沿管壁附著層沿管壁上升上升，這部，這部 分液體上升引起液面彎曲，呈分液體上升引起液面彎曲，呈 凹形彎月面凹形彎月面使使變大變大，與此，與此

10、同時(shí)同時(shí) 由于由于表面層的表面引力表面層的表面引力的的收縮收縮 作用作用，管內(nèi)，管內(nèi)液體液體也也隨之上升隨之上升， 直到表面張力向上的直到表面張力向上的拉伸作用拉伸作用 與與管內(nèi)升高的液體的重力相等管內(nèi)升高的液體的重力相等 時(shí)，達(dá)到時(shí)，達(dá)到平衡平衡，液體，液體停止上升停止上升， 穩(wěn)定在一定的高度。利用類似穩(wěn)定在一定的高度。利用類似 的分析，也可以解釋不浸潤(rùn)液的分析，也可以解釋不浸潤(rùn)液 體在毛細(xì)管里下降的現(xiàn)象。體在毛細(xì)管里下降的現(xiàn)象。 3 3、毛細(xì)管、毛細(xì)管內(nèi)外內(nèi)外液面的液面的高度差高度差與毛細(xì)管與毛細(xì)管 的的內(nèi)徑有關(guān)內(nèi)徑有關(guān)，毛細(xì)管內(nèi)徑越小毛細(xì)管內(nèi)徑越小，高度差高度差 越大越大。 書(shū)書(shū)p p4

11、0 40 說(shuō)一說(shuō)說(shuō)一說(shuō) 六、液晶六、液晶 隨著人們對(duì)物質(zhì)狀態(tài)認(rèn)識(shí)的深入，發(fā)現(xiàn)物隨著人們對(duì)物質(zhì)狀態(tài)認(rèn)識(shí)的深入，發(fā)現(xiàn)物 質(zhì)除了通常呈現(xiàn)的固態(tài)、液態(tài)和氣態(tài)外，還存在質(zhì)除了通常呈現(xiàn)的固態(tài)、液態(tài)和氣態(tài)外，還存在 著一些其他的狀態(tài)，如等離子態(tài)、液晶態(tài)、超導(dǎo)著一些其他的狀態(tài)，如等離子態(tài)、液晶態(tài)、超導(dǎo) 態(tài)、中子態(tài)等。其中的液晶態(tài)具有一些獨(dú)特的光態(tài)、中子態(tài)等。其中的液晶態(tài)具有一些獨(dú)特的光 學(xué)性質(zhì)，被人們不斷地認(rèn)識(shí)和應(yīng)用。學(xué)性質(zhì)，被人們不斷地認(rèn)識(shí)和應(yīng)用。 液晶分子液晶分子 研究發(fā)現(xiàn)有許多有機(jī)化合物可以呈現(xiàn)于研究發(fā)現(xiàn)有許多有機(jī)化合物可以呈現(xiàn)于 晶體和液體之間的狀態(tài)（如通常所說(shuō)的膽固晶體和液體之間的狀態(tài)（如通常所說(shuō)的

12、膽固 醇就是這），它們一方面像醇就是這），它們一方面像液體具有流動(dòng)性液體具有流動(dòng)性， 另一方面另一方面又像晶體又像晶體，分子在特定方向排列比分子在特定方向排列比 較整齊，具有各向異性較整齊，具有各向異性。 物質(zhì)既有液體的物質(zhì)既有液體的流動(dòng)性流動(dòng)性，又具，又具 有晶體的有晶體的分子排列整齊，各向異性的狀態(tài)分子排列整齊，各向異性的狀態(tài)， 叫做物質(zhì)的液晶態(tài)叫做物質(zhì)的液晶態(tài) 處于液晶狀態(tài)的物質(zhì)叫做液晶處于液晶狀態(tài)的物質(zhì)叫做液晶 3 3不是不是所有物質(zhì)都具有液晶態(tài)所有物質(zhì)都具有液晶態(tài)，現(xiàn)已發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)已發(fā)現(xiàn) 幾千種有機(jī)化合物具有液晶態(tài)幾千種有機(jī)化合物具有液晶態(tài) 1 1液晶態(tài)液晶態(tài)： 2 2液晶液晶： 組成組

13、成晶體晶體的物質(zhì)微粒（分子、原子或離的物質(zhì)微粒（分子、原子或離 子）依照一定的規(guī)律在子）依照一定的規(guī)律在空間有序排列空間有序排列，構(gòu)成構(gòu)成 空間點(diǎn)陣空間點(diǎn)陣，所以表現(xiàn)為，所以表現(xiàn)為各向異性各向異性而而液體液體分分 子表現(xiàn)為子表現(xiàn)為排列無(wú)序性排列無(wú)序性和和流動(dòng)性流動(dòng)性 液晶態(tài)液晶態(tài)是是介于介于固態(tài)固態(tài)和和液態(tài)液態(tài)之間的之間的中間態(tài)中間態(tài) 液晶分子液晶分子既既保持保持排列有序性排列有序性，保持保持各向各向 異性異性，又可以，又可以自由移動(dòng)自由移動(dòng)，位置無(wú)序位置無(wú)序，因此也，因此也 保持保持了了流動(dòng)性流動(dòng)性 2 2液晶的特點(diǎn)液晶的特點(diǎn) 液體的流動(dòng)性、光學(xué)的各向異性、分子排液體的流動(dòng)性、光學(xué)的各向異性、分子排列不列不 穩(wěn)定穩(wěn)定 3 3液晶的液晶的光學(xué)性質(zhì)光學(xué)性質(zhì)對(duì)外界條件的變化對(duì)外界條件的變化反應(yīng)敏捷反應(yīng)敏捷 液晶分子液晶分子的的排列排列是是不穩(wěn)定不穩(wěn)定的，的，外界條件外界條件的的微小微小 變動(dòng)變動(dòng)都會(huì)都會(huì)引起液晶分子排列引起液晶分子排列的的變化變化，因而改變，因而改變 液晶的某些性質(zhì)，例如溫度、壓力、摩擦、電液晶的某些性質(zhì)，例如溫度、壓力、摩擦、電 磁作用、容器表面的差異等都可以改變液晶磁作用、容器表面的差異等都可以改變液晶 的光學(xué)性質(zhì)的光學(xué)性質(zhì) 4 4液晶的外形特征液晶的外形特征 液晶物質(zhì)都具有液晶物