第3章_液體的表面現(xiàn)象[2016_修正版]

1、3.1 液體的表面張力液體的表面張力一、液體的微觀結(jié)構(gòu)一、液體的微觀結(jié)構(gòu) 液體液體分子間作用力分子間作用力顯著。顯著。宏觀上表現(xiàn)為宏觀上表現(xiàn)為不易壓縮性不易壓縮性。液體分子在平衡位置附近做振動和在液體內(nèi)移動。液體分子在平衡位置附近做振動和在液體內(nèi)移動。 液體分子在每一個平衡位置上振動的時間。液體分子在每一個平衡位置上振動的時間。分子的定居時間：分子的定居時間：不同液體，隨著溫度、壓強(qiáng)的不同，定居時間不同。不同液體，隨著溫度、壓強(qiáng)的不同，定居時間不同。 在液體與氣體的在液體與氣體的分界面處、分界面處、厚度等于分子有效作用半徑的厚度等于分子有效作用半徑的那層液體，稱為那層液體，稱為液體的表面（層）

2、液體的表面（層）。 當(dāng)外力作用時間大于定居時間當(dāng)外力作用時間大于定居時間表現(xiàn)為液體的流動性表現(xiàn)為液體的流動性 當(dāng)外力作用時間小于定居時間當(dāng)外力作用時間小于定居時間表現(xiàn)為表現(xiàn)為固體所特有的彈性形固體所特有的彈性形變、脆性斷裂等力學(xué)現(xiàn)象變、脆性斷裂等力學(xué)現(xiàn)象 二、液體的表面張力現(xiàn)象及微觀本質(zhì)二、液體的表面張力現(xiàn)象及微觀本質(zhì) 液體表面像張緊的彈性膜一樣，具有液體表面像張緊的彈性膜一樣，具有收縮的趨勢收縮的趨勢。 （1 1）毛筆尖入水散開，出水毛聚合；）毛筆尖入水散開，出水毛聚合；（2 2）蚊子能夠站在水面上；）蚊子能夠站在水面上；（3 3）鋼針能夠放在水面上；）鋼針能夠放在水面上；（4 4）荷花上的

3、水珠呈球形；）荷花上的水珠呈球形；（5 5）肥皂膜的收縮；）肥皂膜的收縮；液體表面具有收縮趨勢的力，液體表面具有收縮趨勢的力，這種存在于液體表面上的張力稱為這種存在于液體表面上的張力稱為表面張力表面張力。說明：說明：力的作用是均力的作用是均勻分布的，力的方向與勻分布的，力的方向與液面相切；液面相切；液面收縮至最小。液面收縮至最小。三、表面張力系數(shù)三、表面張力系數(shù)（1）從力的角度定義）從力的角度定義LfAB(1)(2)ffAB(2)f(1)f （2）從做功的角度定義）從做功的角度定義LF2f fFF 做功為：做功為：xFWxL 2SS 為這一過程中液體表面積的增量，為這一過程中液體表面積的增量，

4、所以：所以：SW 表示表示增加單位表面積時，外力所需做的功增加單位表面積時，外力所需做的功 稱為表面張力系數(shù)，表示稱為表面張力系數(shù)，表示單位長度直線單位長度直線兩旁液面的相互作用拉力兩旁液面的相互作用拉力。 N m -11、表面張力系數(shù)的定義、表面張力系數(shù)的定義（3）從表面能的角度定義）從表面能的角度定義由能量守恒定律，外力由能量守恒定律，外力 F 所做的功完全用于克服表面張力，所做的功完全用于克服表面張力，從而轉(zhuǎn)變?yōu)閺亩D(zhuǎn)變?yōu)橐耗さ谋砻婺芤耗さ谋砻婺?E 儲存起來，即：儲存起來，即：SWE所以：所以：SE 表示表示增大液體單位表面積所增加的表面能。增大液體單位表面積所增加的表面能。2、表面張

5、力系數(shù)的基本性質(zhì)、表面張力系數(shù)的基本性質(zhì)（1 1）不同液體的表面張力系數(shù)不同，密度小、容易蒸發(fā)的）不同液體的表面張力系數(shù)不同，密度小、容易蒸發(fā)的液體表面張力系數(shù)小。液體表面張力系數(shù)小。（2 2）同一種液體的表面張力系數(shù)與）同一種液體的表面張力系數(shù)與溫度溫度有關(guān)，溫度越高，有關(guān)，溫度越高，表面張力系數(shù)越小。表面張力系數(shù)越小。（3 3）液體表面張力系數(shù)與）液體表面張力系數(shù)與相鄰物質(zhì)的性質(zhì)相鄰物質(zhì)的性質(zhì)有關(guān)。有關(guān)。（4 4）表面張力系數(shù)與）表面張力系數(shù)與液體中的雜質(zhì)液體中的雜質(zhì)有關(guān)。有關(guān)。3、表面張力系數(shù)的測定、表面張力系數(shù)的測定拉脫法測量液體表面張力系數(shù)拉脫法測量液體表面張力系數(shù)的實驗儀器的實驗儀

6、器焦利秤焦利秤。水膜的對金屬框的作用力為水膜的對金屬框的作用力為Lf當(dāng)拉起的當(dāng)拉起的水膜處于即將破裂的狀水膜處于即將破裂的狀態(tài)態(tài)時，兩個表面近似在豎直平面內(nèi)，時，兩個表面近似在豎直平面內(nèi)，此時用焦利秤對金屬框的作用力：此時用焦利秤對金屬框的作用力：LmgfmgF22則表面張力系數(shù)：則表面張力系數(shù)：LmgF2拉拉 脫脫 法法將質(zhì)量為將質(zhì)量為 m 的待測液體吸入的待測液體吸入移液管移液管內(nèi)，然后內(nèi)，然后讓其緩慢地流出。讓其緩慢地流出。當(dāng)液滴即將滴下時，表面層將在頸部發(fā)生斷當(dāng)液滴即將滴下時，表面層將在頸部發(fā)生斷裂。此時裂。此時頸部表面層的表面張力均為豎直向上，頸部表面層的表面張力均為豎直向上，且合力

7、正好支持重力。且合力正好支持重力。液滴測定法液滴測定法用附有目鏡測微尺的望遠(yuǎn)鏡測得斷裂痕的直徑為用附有目鏡測微尺的望遠(yuǎn)鏡測得斷裂痕的直徑為 d ，移液，移液管中液體全部滴盡時的總滴數(shù)為管中液體全部滴盡時的總滴數(shù)為 n ，則每一滴液體的重量為：，則每一滴液體的重量為：nmgG 所受的表面張力為：所受的表面張力為：df則有則有nmgd 即即dnmg則大水滴的面積為則大水滴的面積為 nrS2424 RS 例例解解設(shè)小水滴數(shù)目為設(shè)小水滴數(shù)目為 n ，n 個小水滴的總面積為個小水滴的總面積為在融合過程中，小水滴的總體積與大水滴的體積相同，則在融合過程中，小水滴的總體積與大水滴的體積相同，則333434R

8、nr33rRn 表面張力系數(shù)表面張力系數(shù) SE求求該過程是吸能還是放能？該過程是吸能還是放能？ 試求所吸收或者釋放出的能量。試求所吸收或者釋放出的能量。溶合過程中釋放的能量溶合過程中釋放的能量SE2) 1(4RrR)44(22Rnr半徑為半徑為r =210-3mm的許多小水滴融合成一半徑為的許多小水滴融合成一半徑為R=2mm的大水滴。的大水滴。( (假設(shè)水滴呈球狀，水的表面張力系數(shù)假設(shè)水滴呈球狀，水的表面張力系數(shù) =73=731010-3-3NmNm-1-1在此過程中保持不變在此過程中保持不變) ) 與水接觸的油的表面張力系數(shù)與水接觸的油的表面張力系數(shù) =1.810-2Nm-1 ，為了使，為了

9、使 1.010-3 kg 的油滴在水內(nèi)散布成半徑的油滴在水內(nèi)散布成半徑 r = 10-6m 小油滴，小油滴，（散布過程可以認(rèn)為是等溫的，油的密度為散布過程可以認(rèn)為是等溫的，油的密度為=900kgm=900kgm-3-3）。）。 設(shè)設(shè)一個一個半徑為半徑為R 的的大油滴等溫地散布成大油滴等溫地散布成N N 個小油滴，個小油滴，因而因而所需作的功為所需作的功為SW)(422RNrS例例解解油的質(zhì)量油的質(zhì)量 m 不變，則不變，則334Rm 343rmN3143mR334rNm求求需要作多少功需要作多少功J10062 .W可得：可得：表面張力源于表面張力源于表面層分子之間表面層分子之間相互作用力的不對稱

10、性。相互作用力的不對稱性。從從能量的角度能量的角度來解釋表面張力存在的原因。來解釋表面張力存在的原因。分別以液體表面層分子分別以液體表面層分子A 和內(nèi)和內(nèi)部分子部分子B為球心、分子有效作用距為球心、分子有效作用距離為半徑作球（離為半徑作球（分子作用球分子作用球）。）。對于液體內(nèi)部分子對于液體內(nèi)部分子 B ：（1）分子作用球內(nèi)液體分子）分子作用球內(nèi)液體分子對稱分布對稱分布；AB（2）其受力情況也是對稱的，所以沿各個）其受力情況也是對稱的，所以沿各個方向運動的可能性相等。方向運動的可能性相等。對于液體表面層的分子對于液體表面層的分子 A：（1）分子作用球中有一部分在液體表面以外，）分子作用球中有一

11、部分在液體表面以外，分子作用球內(nèi)下部液體分子密度大于上部；分子作用球內(nèi)下部液體分子密度大于上部；液體表面層分子比液體內(nèi)部分子的相互作用勢能大：液體表面層分子比液體內(nèi)部分子的相互作用勢能大：當(dāng)液體內(nèi)部分子移動到表面層中時，就要克服上述指向液體當(dāng)液體內(nèi)部分子移動到表面層中時，就要克服上述指向液體內(nèi)部的分子引力作功，這部分功將轉(zhuǎn)變?yōu)榉肿酉嗷プ饔玫膭菽?。?nèi)部的分子引力作功，這部分功將轉(zhuǎn)變?yōu)榉肿酉嗷プ饔玫膭菽堋?由勢能最小原則可知，在沒有外力影響下，液體應(yīng)處于表面由勢能最小原則可知，在沒有外力影響下，液體應(yīng)處于表面積最小的狀態(tài)。積最小的狀態(tài)。從從力的角度力的角度看，就是有表面張力存在?？矗褪怯斜砻鎻埩?/p>

12、存在。（2）所受合外力指向液體內(nèi)部所受合外力指向液體內(nèi)部，因此有向液體內(nèi)，因此有向液體內(nèi)部運動的趨勢。部運動的趨勢。AfL蚊子靠納米結(jié)構(gòu)練就水上漂蚊子靠納米結(jié)構(gòu)練就水上漂A ROBOT WALKING ON WATER3.2 3.2 彎曲液面的附加壓強(qiáng)彎曲液面的附加壓強(qiáng) 對于彎曲液面來說，由于液體表面張力的存在，在對于彎曲液面來說，由于液體表面張力的存在，在靠近液面的兩側(cè)就形成一壓強(qiáng)差，稱為附加壓強(qiáng)。靠近液面的兩側(cè)就形成一壓強(qiáng)差，稱為附加壓強(qiáng)。外內(nèi)PPPs其中其中 為液面內(nèi)側(cè)的壓強(qiáng)，為液面內(nèi)側(cè)的壓強(qiáng)， 為液面外側(cè)的壓強(qiáng)。為液面外側(cè)的壓強(qiáng)。內(nèi)P外P一、彎曲液面的附加壓強(qiáng)一、彎曲液面的附加壓強(qiáng)01

13、PP 001PPPPPs外外內(nèi)內(nèi)ffP0P1s水平液面水平液面= P0SfPP合02002PPPPPs外外內(nèi)內(nèi)fsP0PsP2凹形液面凹形液面PsP303PSfP合003PPPPPs外外內(nèi)內(nèi)表面張力的合力方向不同，決定了附加壓強(qiáng)的表面張力的合力方向不同，決定了附加壓強(qiáng)的 PS 正負(fù)。正負(fù)。凸形液面凸形液面fffP0s=P0+Ps=P0Ps二、球形液面的附加壓強(qiáng)二、球形液面的附加壓強(qiáng)df/dfdfrABCR（附加壓強(qiáng)與表面張力的定量關(guān)系）（附加壓強(qiáng)與表面張力的定量關(guān)系）lfdd作用在作用在dl 液塊上的表面張力液塊上的表面張力sindsinddlffcosdcosddlff/sinddlfffs

14、in2dsinrlRrsinRrf22RrfPS22得得 球形彎曲液面的附加壓強(qiáng)與表面張力系數(shù)成正比，與液面球形彎曲液面的附加壓強(qiáng)與表面張力系數(shù)成正比，與液面的曲率半徑成反比。的曲率半徑成反比。 同理可以證明同理可以證明, 對于凹形液面對于凹形液面RPs2dl（液面外大氣壓為（液面外大氣壓為P0）凸球形液面內(nèi)液體壓強(qiáng)為凸球形液面內(nèi)液體壓強(qiáng)為凹球形液面內(nèi)液體壓強(qiáng)為凹球形液面內(nèi)液體壓強(qiáng)為RPP20RPP20R球形液泡有兩個半徑近似相等的球形液膜球形液泡有兩個半徑近似相等的球形液膜CAB液膜液膜外表面為凸液面外表面為凸液面，有，有RPPAB2液膜液膜內(nèi)表面為凹液面內(nèi)表面為凹液面，有，有RPPCB2所

15、以內(nèi)外壓強(qiáng)差為所以內(nèi)外壓強(qiáng)差為RPPPAC4球形液泡內(nèi)氣體的壓強(qiáng)為球形液泡內(nèi)氣體的壓強(qiáng)為RPPPPS400球形液泡內(nèi)外氣體的壓強(qiáng)差球形液泡內(nèi)外氣體的壓強(qiáng)差解解例例求求 如圖所示的裝置中，連通管活塞關(guān)閉，左右兩端吹成一大如圖所示的裝置中，連通管活塞關(guān)閉，左右兩端吹成一大一小兩個肥皂氣泡。（假設(shè)肥皂薄膜厚度為定值）一小兩個肥皂氣泡。（假設(shè)肥皂薄膜厚度為定值）如果打開連通管，氣體會怎么運動？如果打開連通管，氣體會怎么運動？AARPP 40 BBRPP 40 氣體將從氣體將從B 流向流向 A 。BARR BAPP 在水下深度為在水下深度為 30cm 處有一直徑處有一直徑 d = 0.02mm 的空氣泡

16、。設(shè)水的空氣泡。設(shè)水面壓強(qiáng)為大氣壓面壓強(qiáng)為大氣壓 P0= 1.013105 Pa, 水水= 1.0103 kgm-3, 水水= 7210-3 Nm-1。氣泡內(nèi)空氣的壓強(qiáng)氣泡內(nèi)空氣的壓強(qiáng) P泡泡 。解解例例求求dhP0sPPPP0泡RghP2033351001. 0107223 . 08 . 9100 . 110013. 1= 1.186105 Pa3.3 毛細(xì)現(xiàn)象毛細(xì)現(xiàn)象一、潤濕和不潤濕一、潤濕和不潤濕附著層：附著層：在液體與固體接觸面上厚度為液體分子有效作用半徑的在液體與固體接觸面上厚度為液體分子有效作用半徑的液體層。液體層。由附著層內(nèi)的分子力引起由附著層內(nèi)的分子力引起潤濕潤濕不潤濕不潤濕內(nèi)

17、聚力：內(nèi)聚力：液體內(nèi)部分子對附著層內(nèi)液體分子的吸引力液體內(nèi)部分子對附著層內(nèi)液體分子的吸引力附著力：附著力：固體分子對附著層內(nèi)液體分子的吸引力固體分子對附著層內(nèi)液體分子的吸引力潤濕和不潤濕決定于潤濕和不潤濕決定于液體和固體的性質(zhì)液體和固體的性質(zhì)。內(nèi)聚力內(nèi)聚力大于大于附著力附著力A不潤濕不潤濕內(nèi)聚力內(nèi)聚力小于小于附著力附著力A潤濕潤濕f f 液體對固體的潤濕程度由液體對固體的潤濕程度由接觸角接觸角來表示。來表示。接觸角：接觸角：在液、固體接觸時，固體表面經(jīng)過液體內(nèi)部與液體表在液、固體接觸時，固體表面經(jīng)過液體內(nèi)部與液體表面所夾的角面所夾的角，通常用，通常用q q 來表示。來表示。液體液體潤濕潤濕固體

18、；固體；當(dāng)當(dāng) 時，時，2q當(dāng)當(dāng) 時，時，2q液體液體不潤濕不潤濕固體；固體；當(dāng)當(dāng) 時，時，0q液體液體完全潤濕完全潤濕固體；固體；當(dāng)當(dāng) 時，時，q液體液體完全不潤濕完全不潤濕固體；固體；q q潤濕潤濕q q不潤濕不潤濕好雨知時節(jié)當(dāng)春乃發(fā)生隨風(fēng)潛入夜?jié)櫸锛?xì)無聲野徑云俱黑江船火獨明曉看紅濕處花重錦官城 春雨貴如油春雨貴如油二、毛細(xì)現(xiàn)象二、毛細(xì)現(xiàn)象 將細(xì)的管插入液體中，如果液體潤濕管壁，液面成凹液面，將細(xì)的管插入液體中，如果液體潤濕管壁，液面成凹液面，液體將在管內(nèi)升高；如果液體不潤濕管壁，液面成凸液面，液體液體將在管內(nèi)升高；如果液體不潤濕管壁，液面成凸液面，液體將在管內(nèi)下降。這種現(xiàn)象稱為將在管內(nèi)下降

19、。這種現(xiàn)象稱為毛細(xì)現(xiàn)象毛細(xì)現(xiàn)象。hh能夠產(chǎn)生毛細(xì)現(xiàn)象的細(xì)管稱為能夠產(chǎn)生毛細(xì)現(xiàn)象的細(xì)管稱為毛細(xì)管。毛細(xì)管。1、毛細(xì)現(xiàn)象產(chǎn)生的原因、毛細(xì)現(xiàn)象產(chǎn)生的原因毛細(xì)現(xiàn)象毛細(xì)現(xiàn)象是由于是由于潤濕或不潤濕現(xiàn)象潤濕或不潤濕現(xiàn)象和和液體表面張力液體表面張力共同作共同作用引起的。用引起的。 固固體體液體液體如果如果液體對固體潤濕液體對固體潤濕，則接觸角為則接觸角為銳角銳角。 固固體體液體液體h如果如果液體對固體不潤濕液體對固體不潤濕，則接觸角為則接觸角為鈍角鈍角。 h 容器口容器口徑非常小，徑非常小，附加壓強(qiáng)的附加壓強(qiáng)的存在將使存在將使管管內(nèi)液面升高內(nèi)液面升高，產(chǎn)生產(chǎn)生毛細(xì)現(xiàn)毛細(xì)現(xiàn)象象。 容器口容器口徑很小，附徑很小

20、，附加壓強(qiáng)的存加壓強(qiáng)的存在將使在將使管內(nèi)管內(nèi)液面降低液面降低，產(chǎn)生產(chǎn)生毛細(xì)現(xiàn)毛細(xì)現(xiàn)象象。設(shè)管內(nèi)液面為一半徑為設(shè)管內(nèi)液面為一半徑為 R 的凹球面的凹球面qcosRr 附加壓強(qiáng)為：附加壓強(qiáng)為：0PPPAsrPPAqcos20即即2、毛細(xì)管中液面上升或下降的高度、毛細(xì)管中液面上升或下降的高度如圖，一截面半徑為如圖，一截面半徑為 r 的毛細(xì)圓管，的毛細(xì)圓管，液體潤濕管壁，接觸角為液體潤濕管壁，接觸角為q q 。由幾何關(guān)系可知：由幾何關(guān)系可知：RR2rqcos2CBAr0P又ghPPAB且且0PPPCBgrhqcos2得：得：h若液體不潤濕管壁，則若液體不潤濕管壁，則grhqcos2可得可得：q20 潤

21、濕管壁的液體在毛細(xì)管中上升的高度與液體的潤濕管壁的液體在毛細(xì)管中上升的高度與液體的表面張力系數(shù)成正比，與毛細(xì)管的截面半徑成反比。表面張力系數(shù)成正比，與毛細(xì)管的截面半徑成反比。管內(nèi)液面管內(nèi)液面下降下降。在完全潤濕或完全不潤濕的情況下，在完全潤濕或完全不潤濕的情況下，q q = 0 = 0 或或q q = = ，則：，則： grh2氣體拴塞現(xiàn)象氣體拴塞現(xiàn)象 如果讓液體流動起來，表面會有什么變化呢？如果讓液體流動起來，表面會有什么變化呢？如圖所示的實驗裝置，當(dāng)活塞不施加壓強(qiáng)（如圖所示的實驗裝置，當(dāng)活塞不施加壓強(qiáng)（ 假設(shè)假設(shè)活塞下的氣柱中壓強(qiáng)為大氣壓活塞下的氣柱中壓強(qiáng)為大氣壓P0 ）時，即）時，即gr

22、hqcos2給活塞施加壓強(qiáng)并逐漸增大，給活塞施加壓強(qiáng)并逐漸增大，發(fā)現(xiàn)發(fā)現(xiàn)當(dāng)施加的壓強(qiáng)很小時，液面并不當(dāng)施加的壓強(qiáng)很小時，液面并不降低降低，只是液面的曲率半徑變小了。，只是液面的曲率半徑變小了。只有當(dāng)壓強(qiáng)增加到一定程度液面才下降。只有當(dāng)壓強(qiáng)增加到一定程度液面才下降。 這是由這是由彎曲液面的附加壓強(qiáng)所致彎曲液面的附加壓強(qiáng)所致，當(dāng)給活塞施加一較小壓強(qiáng)時，只是，當(dāng)給活塞施加一較小壓強(qiáng)時，只是凹形液面的曲率半徑變小凹形液面的曲率半徑變小了，附加壓強(qiáng)增大，了，附加壓強(qiáng)增大， 液面下壓強(qiáng)仍然能夠保持不液面下壓強(qiáng)仍然能夠保持不變，即液面不下降。變，即液面不下降。 逐漸增大右端的壓強(qiáng)，剛開始液滴并不移動，只是右

23、液面的曲率逐漸增大右端的壓強(qiáng)，剛開始液滴并不移動，只是右液面的曲率半徑減??；只有當(dāng)壓強(qiáng)增量超過一定的限度半徑減小；只有當(dāng)壓強(qiáng)增量超過一定的限度 時，液滴才開始移動。時，液滴才開始移動。P彎曲液面的附加壓強(qiáng)彎曲液面的附加壓強(qiáng)對毛細(xì)管中液體流動的影響對毛細(xì)管中液體流動的影響 如圖，如圖，PPPP PP如果毛細(xì)管中有如果毛細(xì)管中有 n 個液滴，根據(jù)上述討論，如果最左邊彎液面處壓強(qiáng)為個液滴，根據(jù)上述討論，如果最左邊彎液面處壓強(qiáng)為 P ； 同理，要使第二個液滴移動，第二個氣泡中的壓強(qiáng)必須必須大于同理，要使第二個液滴移動，第二個氣泡中的壓強(qiáng)必須必須大于 P + 2P 。P +PP + 2P如果要使這如果要

24、使這 n 個液滴移動，則最右端必須施以大于個液滴移動，則最右端必須施以大于P + nP 的壓強(qiáng)。的壓強(qiáng)。P + 3PP + nP當(dāng)液體在毛細(xì)管中流動時，如果管中出現(xiàn)氣泡，液體的流動會受阻，如當(dāng)液體在毛細(xì)管中流動時，如果管中出現(xiàn)氣泡，液體的流動會受阻，如果氣泡產(chǎn)生得多了，就會堵住毛細(xì)管，使液滴不能流動。這種現(xiàn)象稱為果氣泡產(chǎn)生得多了，就會堵住毛細(xì)管，使液滴不能流動。這種現(xiàn)象稱為氣體氣體栓塞現(xiàn)象栓塞現(xiàn)象。氣體栓塞現(xiàn)象的危害舉例氣體栓塞現(xiàn)象的危害舉例（1 1）靜脈注射或肌肉注射時要將針管中得氣體排除后再注射；）靜脈注射或肌肉注射時要將針管中得氣體排除后再注射；（2 2）當(dāng)環(huán)境氣壓突然降低時，人體血管中

25、溶解的氣體因為溶解度下降而析）當(dāng)環(huán)境氣壓突然降低時，人體血管中溶解的氣體因為溶解度下降而析出形成氣泡；出形成氣泡；比如潛水員從深海迅速上升到水面時容易造成血栓而致命。比如潛水員從深海迅速上升到水面時容易造成血栓而致命。（3 3）在溫度升高時，植物體內(nèi)的水分也會析出氣體，形成氣泡堵塞毛細(xì)管，）在溫度升高時，植物體內(nèi)的水分也會析出氣體，形成氣泡堵塞毛細(xì)管，使部分枝葉的水分或營養(yǎng)缺乏而枯萎。使部分枝葉的水分或營養(yǎng)缺乏而枯萎。土壤孔隙中的毛管水土壤孔隙中的毛管水毛細(xì)永動機(jī)能否制造出來？毛細(xì)永動機(jī)能否制造出來？植物水分的輸運機(jī)制植物水分的輸運機(jī)制土壤孔隙中的毛管水土壤孔隙中的毛管水 土壤基質(zhì)借顆粒表面的

26、吸附而吸持水分，被吸附的水土壤基質(zhì)借顆粒表面的吸附而吸持水分，被吸附的水分稱為分稱為吸附水吸附水，難以被植物吸收；，難以被植物吸收；吸附水的含量吸附水的含量與土壤顆粒的種類（比如粗砂土與細(xì)粘土的含水量不與土壤顆粒的種類（比如粗砂土與細(xì)粘土的含水量不同）、表面積大小有關(guān)。同）、表面積大小有關(guān)。 由于由于孔隙的孔隙的毛管作用而保持的水分稱為毛管作用而保持的水分稱為毛管水毛管水，不，不易流失且易被植物吸收，在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中具有重要意義。易流失且易被植物吸收，在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中具有重要意義。毛管水的含量毛管水的含量則不僅與土壤顆粒種類、表面積大小有關(guān)，而且還與土則不僅與土壤顆粒種類、表面積大小有關(guān)，而且還與土壤

27、顆粒的排列和集聚形式有關(guān)。壤顆粒的排列和集聚形式有關(guān)。由由 可知，毛細(xì)現(xiàn)象與可知，毛細(xì)現(xiàn)象與液體表面張力系數(shù)液體表面張力系數(shù)有關(guān)，因此與有關(guān)，因此與溫度溫度有有關(guān)。關(guān)。grhqcos2 夜間夜間土壤表層溫度低土壤表層溫度低，水的，水的 較大；較大；而而土壤較深層溫度較高土壤較深層溫度較高，水的，水的 較小，較小，水分會沿毛細(xì)管上移。水分會沿毛細(xì)管上移。 所以所以拂曉時分，土壤表層水分含量高于正常水平拂曉時分，土壤表層水分含量高于正常水平。保持土壤水分保持土壤水分是農(nóng)業(yè)增產(chǎn)的一個重要問題是農(nóng)業(yè)增產(chǎn)的一個重要問題 對于一般植物，如果土壤含水量飽和，則毛細(xì)管全部被液態(tài)水充滿，通對于一般植物，如果土壤

28、含水量飽和，則毛細(xì)管全部被液態(tài)水充滿，通氣性能差；含水量過低，植物吸水困難，對作物生長不利。氣性能差；含水量過低，植物吸水困難，對作物生長不利。 為了保持土壤中適當(dāng)?shù)暮浚簽榱吮３滞寥乐羞m當(dāng)?shù)暮浚?(1) 增加腐殖質(zhì)增加腐殖質(zhì)不僅補(bǔ)充了肥料，還可以改善土壤的空隙結(jié)構(gòu)，增加毛管不僅補(bǔ)充了肥料，還可以改善土壤的空隙結(jié)構(gòu)，增加毛管水的貯量；水的貯量；(2) 溫室中通常以溫室中通常以滲流灌溉滲流灌溉并對土壤含水量進(jìn)行適時監(jiān)控；并對土壤含水量進(jìn)行適時監(jiān)控； (3) 對于田間耕種，對于田間耕種，旱田播種后把地表壓實旱田播種后把地表壓實可以使土壤顆粒之間形成較好可以使土壤顆粒之間形成較好的毛細(xì)管，利于

29、水分上升至地表；而的毛細(xì)管，利于水分上升至地表；而冬天則應(yīng)把土壤翻松冬天則應(yīng)把土壤翻松，破壞土壤的毛細(xì)，破壞土壤的毛細(xì)管，使水分不易上升到地表而被蒸發(fā)掉。管，使水分不易上升到地表而被蒸發(fā)掉。毛細(xì)永動機(jī)能否制造出來？毛細(xì)永動機(jī)能否制造出來？由由 可知：可知：grhqcos2 液體沿毛細(xì)管（液體潤濕管壁）液體沿毛細(xì)管（液體潤濕管壁）“自動自動”上升，上升， 如果毛細(xì)管的實際高度如果毛細(xì)管的實際高度 h0 比液體上升的高度比液體上升的高度 h 小，小，液體能否自動從管子中流出來形成液體能否自動從管子中流出來形成“毛細(xì)永動機(jī)毛細(xì)永動機(jī)”？其高度似乎與毛細(xì)管的實際高度沒有關(guān)系。其高度似乎與毛細(xì)管的實際高

30、度沒有關(guān)系。h實際上，實際上，毛細(xì)永動機(jī)是不可能存在的毛細(xì)永動機(jī)是不可能存在的。P0AP0液體潤濕管壁形成凹形液面，液體潤濕管壁形成凹形液面，從而產(chǎn)生一定的附加壓強(qiáng)，從而產(chǎn)生一定的附加壓強(qiáng)， 即即 A 點的壓強(qiáng)為：點的壓強(qiáng)為：在大氣壓的作用下，液面會上升；在大氣壓的作用下，液面會上升；002PRPPAgRh2如果毛細(xì)管露出水面的長度足夠，液面會上升如果毛細(xì)管露出水面的長度足夠，液面會上升 。hP0A如果毛細(xì)管露出水面的長度如果毛細(xì)管露出水面的長度 h0 n時，宏觀上則表現(xiàn)為時，宏觀上則表現(xiàn)為蒸發(fā)蒸發(fā)；當(dāng)當(dāng) n n，密閉容器密閉容器當(dāng)當(dāng) n = n時，液時，液-氣達(dá)到動態(tài)平衡，此氣達(dá)到動態(tài)平衡，

31、此時時飽和蒸汽飽和蒸汽飽和蒸汽壓。飽和蒸汽壓。二、飽和蒸汽壓二、飽和蒸汽壓飽和蒸汽壓是飽和蒸汽產(chǎn)生的分壓強(qiáng)。飽和蒸汽壓是飽和蒸汽產(chǎn)生的分壓強(qiáng)。體積的大小體積的大小有無其它氣體存在有無其它氣體存在 對于內(nèi)聚力較?。ㄈ菀讚]發(fā)）的液體，表對于內(nèi)聚力較?。ㄈ菀讚]發(fā)）的液體，表面層內(nèi)的分子受液體內(nèi)部作用力較小，飽和蒸汽壓較大。面層內(nèi)的分子受液體內(nèi)部作用力較小，飽和蒸汽壓較大。三、影響飽和蒸汽壓的因素三、影響飽和蒸汽壓的因素液體本身的性質(zhì)液體本身的性質(zhì):溫度溫度: 溫度越高，分子無規(guī)則熱運動越劇烈，表面層的分子溫度越高，分子無規(guī)則熱運動越劇烈，表面層的分子越容易擺脫液體的束縛逃出液面，飽和蒸汽壓越高。越容易擺脫液體的束縛逃出液面，飽和蒸汽壓越高。液面的彎曲情況液面的彎曲情況: 如圖所示如圖所示CPCP hABCPCP毛細(xì)管半徑為毛細(xì)管半徑為r ，接觸角為，接觸角為 . hABCPCP)2(RaPghPPCBC則則rapghCqcos2raPPghCCqcos2raghqcos2即即grah)(cos2q得得raghPPCCqcos2)( 由于由于 ，所以，所以 ，即，即凹形液面上的飽和蒸汽凹形液面上的飽和蒸汽壓小于水平液面上的飽和蒸汽壓壓小于水平液面上的