液體的表面現(xiàn)象總復(fù)習(xí)陳瑩瑩課件

第3章液體的表面現(xiàn)象

復(fù)習(xí)教師：陳瑩瑩2022年12月13日理學(xué)院應(yīng)用物理系1第3章液體的表面現(xiàn)象

復(fù)習(xí)教師：陳瑩瑩2022年12月11目錄

第1節(jié)：液體的表面張力第4節(jié)：蒸發(fā)與凝結(jié)2022年12月13日理學(xué)院應(yīng)用物理系2第2節(jié)：彎曲液面的附加壓強(qiáng)第3節(jié)：毛細(xì)現(xiàn)象目錄第1節(jié)：液體的表面張力第4節(jié)：蒸發(fā)與凝結(jié)202液體分子間作用力顯著，宏觀上表現(xiàn)為不易壓縮性，液體分子在平衡位置附近做振動(dòng)和在液體內(nèi)移動(dòng)。定居時(shí)間：液體分子在每一個(gè)平衡位置上振動(dòng)的時(shí)間。2022年12月13日理學(xué)院應(yīng)用物理系31.1

液體的微觀結(jié)構(gòu)說明不同液體，隨著溫度、壓強(qiáng)的不同，定居時(shí)間不同。當(dāng)外力作用時(shí)間大于定居時(shí)間表現(xiàn)為液體的流動(dòng)性

當(dāng)外力作用時(shí)間小于定居時(shí)間表現(xiàn)為固體特有的彈性形變、脆性斷裂等力學(xué)現(xiàn)象液體分子間作用力顯著，宏觀上表現(xiàn)為不易壓縮性3

液體表面像張緊的彈性薄膜一樣，具有使液體表面收縮至最小的趨勢(shì)。

液體表面具有收縮作用的力，稱為液體的表面張力。1.2

液體的表面張力現(xiàn)象及其微觀本質(zhì)液體的表面張力現(xiàn)象2022年12月13日理學(xué)院應(yīng)用物理系4液體表面像張緊的彈性薄膜一樣，具有使液體表面41.2

液體的表面張力現(xiàn)象及其微觀本質(zhì)液體表面張力的微觀本質(zhì)2022年12月13日理學(xué)院應(yīng)用物理系5從力的角度看，在宏觀上就呈現(xiàn)為表面張力。液體表面層分子比液體內(nèi)部分子的相互作用勢(shì)能大。

由勢(shì)能最小原則，在沒有外力影響下，液體應(yīng)處于表面積最小的狀態(tài)。即液面具有收縮趨勢(shì)，就像繃緊的膜。液體表面張力的微觀本質(zhì)2022年12月12日理學(xué)院應(yīng)用物5從力的角度定義

α稱為表面張力系數(shù)，表示單位長度直線兩旁液面的相互作用拉力，單位為N·m-1。1.3

表面張力系數(shù)2022年12月13日理學(xué)院應(yīng)用物理系6α表示液面增加單位表面積時(shí)，外力所需做的功。從做功的角度定義α表示液面增加單位表面積所增加的表面能。從表面能的角度定義從力的角度定義α稱為表面張力系數(shù)，表示單位長度直線兩6（1）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。（2）同一種液體的表面張力系數(shù)與溫度有關(guān)，溫度越高，表面張力系數(shù)越小。（3）液體表面張力系數(shù)與相鄰物質(zhì)的性質(zhì)有關(guān)。（4）表面張力系數(shù)與液體中的雜質(zhì)有關(guān)。1.3

表面張力系數(shù)表面張力系數(shù)的基本性質(zhì)2022年12月13日理學(xué)院應(yīng)用物理系7（1）不同液體的表面張力系數(shù)不同，密度小、容易蒸發(fā)的液7例半徑為r=2×10-3mm的許多小水滴融合成一半徑為R=2mm的大水滴時(shí)(水滴呈球狀，水的表面張力系數(shù)α=73×10-3N·m-1保持不變)，求所釋放出的能量。解大水滴的面積為設(shè)小水滴數(shù)目為n，n個(gè)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

表面張力系數(shù)融合過程中釋放的能量源于表面積減少釋放的表面能

則1.3

表面張力系數(shù)2022年12月13日理學(xué)院應(yīng)用物理系8例半徑為r=2×10-3mm的許多小水滴融合成一半徑為R=8與水接觸的油的表面張力系數(shù)a=1.8×10-2N·m-1，為了使1.0×10-3kg的油滴在水內(nèi)散布成半徑r=10-6m小油滴（a不變，油的密度為ρ=900kg·m-3），需要做多少功？例設(shè)一個(gè)半徑為R的大油滴散布成N個(gè)小油滴，表面積增加，因而所需作的功為解油的質(zhì)量m

不變，則可得：1.3

表面張力系數(shù)2022年12月13日理學(xué)院應(yīng)用物理系9與水接觸的油的表面張力系數(shù)a=1.8×10-2N·m-19目錄第1節(jié)：液體的表面張力第4節(jié)：蒸發(fā)與凝結(jié)2022年12月13日理學(xué)院應(yīng)用物理系10

第2節(jié)：彎曲液面的附加壓強(qiáng)第3節(jié)：毛細(xì)現(xiàn)象目錄第1節(jié)：液體的表面張力第4節(jié)：蒸發(fā)與凝結(jié)2010對(duì)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)就形成壓強(qiáng)差，稱為附加壓強(qiáng)。其中為液面內(nèi)側(cè)的壓強(qiáng)，為液面外側(cè)的壓強(qiáng)。2.1

彎曲液面的附加壓強(qiáng)2022年12月13日理學(xué)院應(yīng)用物理系11注意：附加壓強(qiáng)正負(fù)，與方向無關(guān)，僅表示液面內(nèi)外壓強(qiáng)的

大小關(guān)系。對(duì)于彎曲液面來說，由于液體表面張力的存在，在11表面張力的合力f合的方向指向液面內(nèi)，與P0方向相同fΔsPsP2凹液面PsP3凸液面f表面張力的合力f合的方向指向空氣，與P3方向相同ffP0ΔsP02.1

彎曲液面的附加壓強(qiáng)2022年12月13日理學(xué)院應(yīng)用物理系12表面張力的合力f合的方向指向液面內(nèi)，與P0方12

球形液面的附加壓強(qiáng)與表面張力系數(shù)成正比，與液面的曲率半徑成反比。同理可證，對(duì)凹形液面2.2

球形液面的附加壓強(qiáng)附加壓強(qiáng)與表面張力的定量關(guān)系2022年12月13日理學(xué)院應(yīng)用物理系13df//df⊥dfrABCRdl球形液面的附加壓強(qiáng)與表面張力系數(shù)成正比，與液13RCAB球形液泡內(nèi)氣體的壓強(qiáng)為2.2

球形液面的附加壓強(qiáng)球形液膜附加壓強(qiáng)與表面張力的定量關(guān)系2022年12月13日理學(xué)院應(yīng)用物理系14如果液面外大氣壓為P0，在平衡狀態(tài)下，球形液面內(nèi)液體壓強(qiáng)為凹形液面內(nèi)液體壓強(qiáng)為RCAB球形液泡內(nèi)氣體的壓強(qiáng)為球形液膜附加壓強(qiáng)與表面張力的定14例求如圖所示的裝置中，連通管活塞關(guān)閉，左右兩端吹成一大一小兩個(gè)氣泡。（假設(shè)肥皂薄膜厚度為定值）如果打開連通管，氣體會(huì)怎么運(yùn)動(dòng)？解由肥皂泡內(nèi)外氣體壓強(qiáng)差打開連通管后氣體將從B

流向A

。

由于

所以那么形成B的肥皂薄膜最后會(huì)不會(huì)流經(jīng)連通管，最后到達(dá)A？2.2

球形液面的附加壓強(qiáng)2022年12月13日理學(xué)院應(yīng)用物理系15例求如圖所示的裝置中，連通管活塞關(guān)閉，左右兩端吹成一大一小兩15目錄第1節(jié)：液體的表面張力第4節(jié)：蒸發(fā)與凝結(jié)2022年12月13日理學(xué)院應(yīng)用物理系16第2節(jié)：彎曲液面的附加壓強(qiáng)

第3節(jié)：毛細(xì)現(xiàn)象目錄第1節(jié)：液體的表面張力第4節(jié)：蒸發(fā)與凝結(jié)2016

液體對(duì)固體的潤濕程度由接觸角來表示。接觸角：在液、固體接觸時(shí)，固體表面經(jīng)過液體內(nèi)部與液體表面所夾的角，通常用表示。當(dāng)時(shí)，液體潤濕固體；當(dāng)時(shí)，液體不潤濕固體。當(dāng)時(shí)，液體完全潤濕固體；當(dāng)時(shí)，液體完全不潤濕固體。q潤濕q不潤濕3.1

潤濕和不潤濕2022年12月13日理學(xué)院應(yīng)用物理系17

潤濕和不潤濕取決于液體和固體的性質(zhì)，是由附著層分子力引起的。液體對(duì)固體的潤濕程度由接觸角來表示。17

毛細(xì)現(xiàn)象是由于潤濕或不潤濕現(xiàn)象和液體表面張力共同作用引起的。固體液體如果液體對(duì)固體潤濕，則形成凹液面。附加壓強(qiáng)向上，管內(nèi)液面升高，產(chǎn)生毛細(xì)現(xiàn)象。固體液體如果液體對(duì)固體不潤濕，則形成凸液面，附加壓強(qiáng)向下，管內(nèi)液面降低，產(chǎn)生毛細(xì)現(xiàn)象。

3.2

毛細(xì)現(xiàn)象毛細(xì)現(xiàn)象產(chǎn)生的原因2022年12月13日理學(xué)院應(yīng)用物理系18毛細(xì)現(xiàn)象是由于潤濕或不潤濕現(xiàn)象和液體表面張力183.2

毛細(xì)現(xiàn)象Rrhθ2022年12月13日理學(xué)院應(yīng)用物理系19毛細(xì)管中液面上升或下降的高度說明若液體不潤濕管壁，則可得，管內(nèi)液面下降。在完全潤濕或完全不潤濕的情況下，=0或=

，則：

——上升或下降的最大值Rrhθ2022年12月12日理學(xué)院應(yīng)用物理系19毛細(xì)管19目錄第1節(jié)：液體的表面張力第4節(jié)：蒸發(fā)與凝結(jié)2022年12月13日理學(xué)院應(yīng)用物理系20第2節(jié)：彎曲液面的附加壓強(qiáng)第3節(jié)：毛細(xì)現(xiàn)象目錄第1節(jié)：液體的表面張力第4節(jié)：蒸發(fā)與凝結(jié)20202022年12月13日理學(xué)院應(yīng)用物理系21ThankYou!2022年12月12日理學(xué)院應(yīng)用物理系21ThankY21第3章液體的表面現(xiàn)象

復(fù)習(xí)教師：陳瑩瑩2022年12月13日理學(xué)院應(yīng)用物理系22第3章液體的表面現(xiàn)象

復(fù)習(xí)教師：陳瑩瑩2022年12月122目錄

第1節(jié)：液體的表面張力第4節(jié)：蒸發(fā)與凝結(jié)2022年12月13日理學(xué)院應(yīng)用物理系23第2節(jié)：彎曲液面的附加壓強(qiáng)第3節(jié)：毛細(xì)現(xiàn)象目錄第1節(jié)：液體的表面張力第4節(jié)：蒸發(fā)與凝結(jié)2023液體分子間作用力顯著，宏觀上表現(xiàn)為不易壓縮性，液體分子在平衡位置附近做振動(dòng)和在液體內(nèi)移動(dòng)。定居時(shí)間：液體分子在每一個(gè)平衡位置上振動(dòng)的時(shí)間。2022年12月13日理學(xué)院應(yīng)用物理系241.1

液體的微觀結(jié)構(gòu)說明不同液體，隨著溫度、壓強(qiáng)的不同，定居時(shí)間不同。當(dāng)外力作用時(shí)間大于定居時(shí)間表現(xiàn)為液體的流動(dòng)性

當(dāng)外力作用時(shí)間小于定居時(shí)間表現(xiàn)為固體特有的彈性形變、脆性斷裂等力學(xué)現(xiàn)象液體分子間作用力顯著，宏觀上表現(xiàn)為不易壓縮性24

液體表面像張緊的彈性薄膜一樣，具有使液體表面收縮至最小的趨勢(shì)。

液體表面具有收縮作用的力，稱為液體的表面張力。1.2

液體的表面張力現(xiàn)象及其微觀本質(zhì)液體的表面張力現(xiàn)象2022年12月13日理學(xué)院應(yīng)用物理系25液體表面像張緊的彈性薄膜一樣，具有使液體表面251.2

液體的表面張力現(xiàn)象及其微觀本質(zhì)液體表面張力的微觀本質(zhì)2022年12月13日理學(xué)院應(yīng)用物理系26從力的角度看，在宏觀上就呈現(xiàn)為表面張力。液體表面層分子比液體內(nèi)部分子的相互作用勢(shì)能大。

由勢(shì)能最小原則，在沒有外力影響下，液體應(yīng)處于表面積最小的狀態(tài)。即液面具有收縮趨勢(shì)，就像繃緊的膜。液體表面張力的微觀本質(zhì)2022年12月12日理學(xué)院應(yīng)用物26從力的角度定義

α稱為表面張力系數(shù)，表示單位長度直線兩旁液面的相互作用拉力，單位為N·m-1。1.3

表面張力系數(shù)2022年12月13日理學(xué)院應(yīng)用物理系27α表示液面增加單位表面積時(shí)，外力所需做的功。從做功的角度定義α表示液面增加單位表面積所增加的表面能。從表面能的角度定義從力的角度定義α稱為表面張力系數(shù)，表示單位長度直線兩27（1）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。（2）同一種液體的表面張力系數(shù)與溫度有關(guān)，溫度越高，表面張力系數(shù)越小。（3）液體表面張力系數(shù)與相鄰物質(zhì)的性質(zhì)有關(guān)。（4）表面張力系數(shù)與液體中的雜質(zhì)有關(guān)。1.3

表面張力系數(shù)表面張力系數(shù)的基本性質(zhì)2022年12月13日理學(xué)院應(yīng)用物理系28（1）不同液體的表面張力系數(shù)不同，密度小、容易蒸發(fā)的液28例半徑為r=2×10-3mm的許多小水滴融合成一半徑為R=2mm的大水滴時(shí)(水滴呈球狀，水的表面張力系數(shù)α=73×10-3N·m-1保持不變)，求所釋放出的能量。解大水滴的面積為設(shè)小水滴數(shù)目為n，n個(gè)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

表面張力系數(shù)融合過程中釋放的能量源于表面積減少釋放的表面能

則1.3

表面張力系數(shù)2022年12月13日理學(xué)院應(yīng)用物理系29例半徑為r=2×10-3mm的許多小水滴融合成一半徑為R=29與水接觸的油的表面張力系數(shù)a=1.8×10-2N·m-1，為了使1.0×10-3kg的油滴在水內(nèi)散布成半徑r=10-6m小油滴（a不變，油的密度為ρ=900kg·m-3），需要做多少功？例設(shè)一個(gè)半徑為R的大油滴散布成N個(gè)小油滴，表面積增加，因而所需作的功為解油的質(zhì)量m

不變，則可得：1.3

表面張力系數(shù)2022年12月13日理學(xué)院應(yīng)用物理系30與水接觸的油的表面張力系數(shù)a=1.8×10-2N·m-130目錄第1節(jié)：液體的表面張力第4節(jié)：蒸發(fā)與凝結(jié)2022年12月13日理學(xué)院應(yīng)用物理系31

第2節(jié)：彎曲液面的附加壓強(qiáng)第3節(jié)：毛細(xì)現(xiàn)象目錄第1節(jié)：液體的表面張力第4節(jié)：蒸發(fā)與凝結(jié)2031對(duì)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)就形成壓強(qiáng)差，稱為附加壓強(qiáng)。其中為液面內(nèi)側(cè)的壓強(qiáng)，為液面外側(cè)的壓強(qiáng)。2.1

彎曲液面的附加壓強(qiáng)2022年12月13日理學(xué)院應(yīng)用物理系32注意：附加壓強(qiáng)正負(fù)，與方向無關(guān)，僅表示液面內(nèi)外壓強(qiáng)的

大小關(guān)系。對(duì)于彎曲液面來說，由于液體表面張力的存在，在32表面張力的合力f合的方向指向液面內(nèi)，與P0方向相同fΔsPsP2凹液面PsP3凸液面f表面張力的合力f合的方向指向空氣，與P3方向相同ffP0ΔsP02.1

彎曲液面的附加壓強(qiáng)2022年12月13日理學(xué)院應(yīng)用物理系33表面張力的合力f合的方向指向液面內(nèi)，與P0方33

球形液面的附加壓強(qiáng)與表面張力系數(shù)成正比，與液面的曲率半徑成反比。同理可證，對(duì)凹形液面2.2

球形液面的附加壓強(qiáng)附加壓強(qiáng)與表面張力的定量關(guān)系2022年12月13日理學(xué)院應(yīng)用物理系34df//df⊥dfrABCRdl球形液面的附加壓強(qiáng)與表面張力系數(shù)成正比，與液34RCAB球形液泡內(nèi)氣體的壓強(qiáng)為2.2

球形液面的附加壓強(qiáng)球形液膜附加壓強(qiáng)與表面張力的定量關(guān)系2022年12月13日理學(xué)院應(yīng)用物理系35如果液面外大氣壓為P0，在平衡狀態(tài)下，球形液面內(nèi)液體壓強(qiáng)為凹形液面內(nèi)液體壓強(qiáng)為RCAB球形液泡內(nèi)氣體的壓強(qiáng)為球形液膜附加壓強(qiáng)與表面張力的定35例求如圖所示的裝置中，連通管活塞關(guān)閉，左右兩端吹成一大一小兩個(gè)氣泡。（假設(shè)肥皂薄膜厚度為定值）如果打開連通管，氣體會(huì)怎么運(yùn)動(dòng)？解由肥皂泡內(nèi)外氣體壓強(qiáng)差打開連通管后氣體將從B

流向A

。

由于

所以那么形成B的肥皂薄膜最后會(huì)不會(huì)流經(jīng)連通管，最后到達(dá)A？2.2

球形液面的附加壓強(qiáng)2022年12月13日理學(xué)院應(yīng)用物理系36例求如圖所示的裝置中，連通管活塞關(guān)閉，左右兩端吹成一大一小兩36目錄第1節(jié)：液體的表面張力第4節(jié)：蒸發(fā)與凝結(jié)2022年12月13日理學(xué)院應(yīng)用物理系37第2節(jié)：彎曲液面的附加壓強(qiáng)

第3節(jié)：毛細(xì)現(xiàn)象目錄第1節(jié)：液體的表面張力第4節(jié)：蒸發(fā)與凝結(jié)2037

液體對(duì)固體的潤濕程度由接觸角來表示。接觸角：在液、固體接觸時(shí)，固體表面經(jīng)過液體內(nèi)部與液體表面所夾的角，通常用表示。當(dāng)時(shí)，液體潤濕固體；當(dāng)時(shí)，液體不潤濕固體。當(dāng)時(shí)，液體完全潤濕固體；當(dāng)