液體-表面張力-毛細現(xiàn)象

第3章液體的外表現(xiàn)象昆蟲在水面上行走Surfacetension：RobertAnderson光的干預(yù)條紋顯示水面高度的微小變化蚊子靠納米結(jié)構(gòu)練就水上漂AROBOTWALKINGONWATER結(jié)論：水面是一張有彈性的膜有趣的現(xiàn)象如何產(chǎn)生的？二、液體的外表張力現(xiàn)象及微觀本質(zhì)液體外表像張緊的彈性膜一樣，具有收縮的趨勢?！?〕毛筆尖入水散開，出水毛聚合；〔2〕蚊子能夠站在水面上；〔3〕鋼針能夠放在水面上；〔4〕荷花上的水珠呈球形；〔5〕肥皂膜的收縮；液體外表具有收縮趨勢的力，這種存在于液體外表上的張力稱為外表張力。說明：①力的作用是均勻分布的，力的方向與液面相切；②液面收縮至最小?！?.1液體的外表張力一、液體的微觀結(jié)構(gòu)

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和在液體內(nèi)移動。在液體與氣體的分界面處、厚度等于分子有效作用半徑的那層液體，稱為液體的外表〔層〕。汽表面層液體外表層是一個厚度大概為10-9m的薄層，液體分子間距比較大〔1〕液面收縮的微觀解釋1、從分子力的角度，r0FF0rB分子合力表現(xiàn)為_________________垂直指向液體內(nèi)部的吸引力F引分子之間存在引力，液體內(nèi)部每一個分子都受到周圍分子的引力，處于平衡狀態(tài)。但邊界處的分子只受到內(nèi)局部子的引力，呈收縮趨勢，存在一種張力。荷葉上的水滴、浮在水面上的硬幣就是外表張力的作用。外表張力外表張力是出現(xiàn)在液體外表的張力，并不是作用在外表的張力。其起因?qū)嶋H上是界面所造成的不對稱液體外表所接觸的有固體和氣體液體外表層分子比液體內(nèi)局部子的相互作用勢能大：由勢能最小原那么可知，在沒有外力影響下，液體應(yīng)處于外表積最小的狀態(tài)。從力的角度看，就是有外表張力存在。所受合外力指向液體內(nèi)部，因此有向液體內(nèi)部運動的趨勢。AfL2、外表張力系數(shù)的根本性質(zhì)〔1〕不同液體的外表張力系數(shù)不同，密度小、容易蒸發(fā)的液體外表張力系數(shù)小?！?〕同一種液體的外表張力系數(shù)與溫度有關(guān)，溫度越高，外表張力系數(shù)越小?！?〕液體外表張力系數(shù)與相鄰物質(zhì)的性質(zhì)有關(guān)。〔4〕外表張力系數(shù)與液體中的雜質(zhì)有關(guān)。不沾濕一、潤濕和不潤濕附著層：在液體與固體接觸面上厚度為液體分子有效作用半徑的液體層。由附著層內(nèi)的分子力引起潤濕不潤濕內(nèi)聚力：液體內(nèi)局部子對附著層內(nèi)液體分子的吸引力附著力：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液體和固體的性質(zhì)。內(nèi)聚力大于附著力A不潤濕內(nèi)聚力小于附著力A潤濕

液體對固體的潤濕程度由接觸角來表示。接觸角：在液、固體接觸時，固體外表經(jīng)過液體內(nèi)部與液體外表所夾的角，通常用q來表示。液體潤濕固體；當(dāng)時，當(dāng)時，液體不潤濕固體；當(dāng)時，液體完全潤濕固體；當(dāng)時，液體完全不潤濕固體；q潤濕q不潤濕從能量角度解釋不潤濕

對于附著層內(nèi)任意一分子A，當(dāng)內(nèi)聚力大于附著力時，A分子受到的合力f

′垂直于附著層指向液體內(nèi)部。Af’液體固體液體分子從液體內(nèi)部運動到附著層內(nèi)分子間作用力做負功〔即分子勢能增大〕，附著層內(nèi)分子勢能比液體內(nèi)局部子勢能大。根據(jù)平衡態(tài)勢能最小的原那么，附著層內(nèi)的分子要盡量擠入液體內(nèi)〔即盡量處于低勢能態(tài)〕，結(jié)果附著層收縮，表現(xiàn)為液體不潤濕固體。當(dāng)內(nèi)聚力小于附著力時，附著層內(nèi)的分子A受到的合力f′垂直于附著層指向固體外表。從能量角度解釋潤濕Af′液體固體液體分子從液體內(nèi)部運動到附著層內(nèi)分子間作用力做正功〔即分子勢能減小〕，使得附著層內(nèi)分子勢能比液體內(nèi)局部子勢能小。

液體內(nèi)部的分子要盡量擠入附著層，結(jié)果附著層擴展，表現(xiàn)為液體潤濕固體。固體分子對液體分子的引力大于液體分子之間的引力，那么稱液體對固體是沾濕的，如水對玻璃，柴油對鐵皮；反之稱為不沾濕的，如水銀對玻璃，水對荷葉。

液體對固體的沾濕和不沾濕柴油對鐵皮的沾濕：危害與防治

二、毛細現(xiàn)象將細的管插入液體中，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，液體將在管內(nèi)下降。這種現(xiàn)象稱為毛細現(xiàn)象。hh能夠產(chǎn)生毛細現(xiàn)象的細管稱為毛細管。1、毛細現(xiàn)象產(chǎn)生的原因毛細現(xiàn)象是由于潤濕或不潤濕現(xiàn)象和液體外表張力共同作用引起的。固體液體如果液體對固體潤濕，那么接觸角為銳角。固體液體h如果液體對固體不潤濕，那么接觸角為鈍角。h容器口徑非常小，附加壓強的存在將使管內(nèi)液面升高，產(chǎn)生毛細現(xiàn)象。容器口徑很小，附加壓強的存在將使管內(nèi)液面降低，產(chǎn)生毛