液體表面性質(zhì)

關(guān)于液體表面性質(zhì)液體的性質(zhì)與其微觀結(jié)構(gòu)有關(guān)液體具有一定的體積，不易壓縮。液體沒有一定形狀，并具有流動性。概述當(dāng)液體與氣體、固體接觸時(shí)，交界處由于分子力作用而產(chǎn)生一系列特殊現(xiàn)象，即：液體表面現(xiàn)象。第2頁,共45頁，2024年2月25日，星期天第一節(jié)液體的表面張力一、表面張力1.現(xiàn)象：說明：液面上存在沿表面的收縮力作用，這種力只存在于液體表面液面像緊繃的橡皮膜具有彈性液面有收縮到最小的趨勢2.表面張力表面層：在液體與氣體或固體交界面，厚度等于分子力有效作用半徑R

的一層液體。表面張力：液體的表面層中有一種使液面盡可能收縮成最小的宏觀張力。第3頁,共45頁，2024年2月25日，星期天第4頁,共45頁，2024年2月25日，星期天①從分子運(yùn)動論觀點(diǎn)分子力作用球（半徑等于分子力有效作用半徑R）表面張力產(chǎn)生的原因②從能量觀點(diǎn)來分析表面能:各個(gè)分子勢能的總和稱為表面能，用E表示。表面張力是宏觀力，與液面相切;f⊥是微觀力，與液面垂直第5頁,共45頁，2024年2月25日，星期天線段兩側(cè)液面均有收縮的趨勢，即有表面張力作用，分別用f和f′表示，這恰為一對作用力與反作用力，

f=-f′。3.表面張力系數(shù)α為表面張力系數(shù)，數(shù)值上等于單位長度直線段兩側(cè)液面的表面張力（單位：N/m）

。第6頁,共45頁，2024年2月25日，星期天二.表面能如圖:鐵絲框上掛有液膜，表面張力系數(shù)為α，將AB邊無摩擦、勻速、等溫地右移dx在AB邊上加的力：f=2αl外力f所做的功表面能增量：表面張力系數(shù)第7頁,共45頁，2024年2月25日，星期天例：半徑為r=2.0*10-6m的許多小水滴融成一個(gè)半徑為R=2.0*10-3m的大水滴時(shí)，釋放的能量是多少？第8頁,共45頁，2024年2月25日，星期天表面張力系數(shù)的影響因素內(nèi)因液體的性質(zhì)溫度：液體內(nèi)所含雜質(zhì)：相鄰物質(zhì)性質(zhì)有關(guān)外因不同液體，α不同密度小、易揮發(fā)的液體α較小T↑→α

↓，兩者近似呈線性關(guān)系活性物質(zhì)如洗衣粉第9頁,共45頁，2024年2月25日，星期天三.表面張力系數(shù)的測定（液滴測定法）質(zhì)量為m的待測液體吸入移液管，由管口下端緩慢流出，形成袋狀水滴。當(dāng)表面張力不足以支持重力時(shí)，水滴下落第10頁,共45頁，2024年2月25日，星期天自然界中有許多情況下液面是彎曲的，彎曲液面內(nèi)外存在一壓強(qiáng)差，稱為附加壓強(qiáng),用ps表示。一.彎曲液面的附加壓強(qiáng)第二節(jié)彎曲液面的附加壓強(qiáng)附加壓強(qiáng)ps是由于表面張力存在而產(chǎn)生的。1.平液面第11頁,共45頁，2024年2月25日，星期天2.彎曲液面（1）凸液面(2)凹液面第12頁,共45頁，2024年2月25日，星期天二.拉普拉斯公式如圖所示:有一半徑為R的球形液滴緩慢勻速等溫膨脹為半徑為R+dR的球形液.——拉普拉斯公式1.球形液面的附加壓強(qiáng)第13頁,共45頁，2024年2月25日，星期天2.球形液膜內(nèi)外壓強(qiáng)差

如圖,由于球形液膜很薄，內(nèi)外膜半徑近似相等舉例第14頁,共45頁，2024年2月25日，星期天（1）吸氣肺泡內(nèi)外壓強(qiáng)差3.動物肺泡的活動肺泡半徑R（不利于下一步呼氣）表面活性物質(zhì)濃度肺泡內(nèi)外壓強(qiáng)差（利于下一步呼氣）第15頁,共45頁，2024年2月25日，星期天（2）呼氣肺泡內(nèi)外壓強(qiáng)差肺泡半徑R（不利于下一步吸氣）表面活性物質(zhì)濃度肺泡內(nèi)外壓強(qiáng)差（利于下一步吸氣）第16頁,共45頁，2024年2月25日，星期天潤濕:液體沿固體表面延展的現(xiàn)象，稱液體潤濕固體。一.潤濕與不潤濕1.潤濕和不潤濕不潤濕：液體在固體表面上收縮的現(xiàn)象，稱液體不潤濕固體。

潤濕、不潤濕與相互接觸的液體、固體的性質(zhì)有關(guān)。第三節(jié)毛細(xì)現(xiàn)象第17頁,共45頁，2024年2月25日，星期天2.接觸角θ在液體與固體接觸面的邊界處任取一點(diǎn)，做液體表面及固體表面的切線，這兩切線通過液體內(nèi)部的夾角稱接觸角

，用θ表示。液體潤濕固體液體完全潤濕固體液體不潤濕固體液體完全不潤濕固體第18頁,共45頁，2024年2月25日，星期天第19頁,共45頁，2024年2月25日，星期天內(nèi)聚力：附著層內(nèi)分子所受液體分子引力之和。3.微觀解釋潤濕、不潤濕是由于分子力不對稱而引起。附著力：附著層內(nèi)分子所受固體分子引力之和。附著層：在固體與液體接觸處，厚度等于液體或固體分子有效作用半徑（以大者為準(zhǔn)）的一液體層。第20頁,共45頁，2024年2月25日，星期天潤濕與不潤濕當(dāng)f附>f內(nèi),

宏觀上表現(xiàn)為液體潤濕固體。當(dāng)f內(nèi)>f附,

宏觀上表現(xiàn)為液體不潤濕固體。第21頁,共45頁，2024年2月25日，星期天二.毛細(xì)現(xiàn)象1.定義潤濕管壁的液體在細(xì)管里上升，不潤濕管壁的液體在細(xì)管里下降的現(xiàn)象稱為毛細(xì)現(xiàn)象。第22頁,共45頁，2024年2月25日，星期天2.液體潤濕管壁完全潤濕第23頁,共45頁，2024年2月25日，星期天3.液體不潤濕管壁完全不潤濕第24頁,共45頁，2024年2月25日，星期天解：兩邊的豎直玻璃管有壓強(qiáng)差所以水面有高度差例：一根U型玻璃管左右內(nèi)半徑分別為R=1.5mm和r=0.50mm，如圖所示，試求兩管中水面得高度差h？假設(shè)水完全潤濕管壁第25頁,共45頁，2024年2月25日，星期天例：內(nèi)半徑為r的毛細(xì)管注入某種液體,液體完全潤濕管壁.管得下端形成一個(gè)液滴,其形狀可視為半徑為R的球面的一部分.求管中液柱長度h？解：向上的附加壓強(qiáng)是管中存有液柱的原因第26頁,共45頁，2024年2月25日，星期天三.懸著水和毛細(xì)管的氣體栓塞現(xiàn)象水沿土壤顆粒間隙形成的毛細(xì)管上升，叫毛細(xì)管上升水。土壤毛細(xì)管中存在的水叫懸著水，其在土壤毛細(xì)管中能保持的原因是：1.懸著水第27頁,共45頁，2024年2月25日，星期天例:病人輸液；潛水員由深水上?。恢参锔邷叵驴菸?。2.毛細(xì)管的氣體栓塞現(xiàn)象

當(dāng)毛細(xì)管中有很多氣泡，則外加幾個(gè)大氣壓都不能使液柱移動，形成栓塞,稱氣體栓塞現(xiàn)象。第28頁,共45頁，2024年2月25日，星期天第四節(jié)彎曲液面上方的飽和蒸汽壓一.蒸發(fā)和凝結(jié)

液體變成氣體的過程稱汽化過程。常溫下的汽化過程稱蒸發(fā)，其逆過程稱凝結(jié)。非密閉容器密閉容器第29頁,共45頁，2024年2月25日，星期天二.彎曲液面上的飽和蒸汽壓1.飽和蒸汽壓產(chǎn)生的微觀機(jī)理凹液面上的飽和蒸汽壓小于平液面上的飽和蒸汽壓。凸液面上的飽和蒸汽壓大于平液面上的飽和蒸汽壓。第30頁,共45頁，2024年2月25日，星期天2.飽和蒸汽壓(1)凹液面設(shè)彎曲液面上的飽和蒸汽壓為平液面上的飽和蒸汽壓為第31頁,共45頁，2024年2月25日，星期天(2)凸液面第32頁,共45頁，2024年2月25日，星期天蒸氣在凸液面上凝結(jié)成液滴困難（初始液滴半徑小，形成過飽和蒸氣）引入凝結(jié)核（被水潤濕）（液滴半徑增大，飽和蒸氣壓下降）蒸氣在凝結(jié)核表面凝結(jié)形成降雨人工降雨原理第33頁,共45頁，2024年2月25日，星期天暖云（水滴構(gòu)成）（由于飽和蒸氣壓不同，小水滴蒸發(fā)，蒸汽在大水滴上凝結(jié)）水蒸氣在大氣中聚集形成云冷云（溫度<0℃，水滴凝結(jié)成冰晶）混合云（水滴和冰晶混合）（水蒸氣在冰晶各個(gè)角尖凝華）雪花低空中的水蒸氣（遇冷）過飽和蒸氣露水和霧氣大水滴越來越大，最終下落形成降雨第34頁,共45頁，2024年2月25日，星期天第五節(jié)滲透壓及其作用一.滲透原理1.滲透作用（1）半透膜——半透膜是一類可以讓小分子物質(zhì)通過而大分子物質(zhì)不能通過的一類薄膜的總稱。（2）滲透作用——水分子或者其他溶劑分子通過半透膜由低濃度區(qū)域向高濃度區(qū)域的擴(kuò)散作用。半透膜半透膜兩側(cè)溶液濃度差第35頁,共45頁，2024年2月25日，星期天有關(guān)滲透作用的課件，見附件。第36頁,共45頁，2024年2月25日，星期天討論1.漏斗管內(nèi)液面為什么會升高？2.用紗布代替玻璃紙，漏斗管內(nèi)液面還會升高嗎？3.清水換成同樣濃度的蔗糖溶液，結(jié)果會怎樣？由于單位時(shí)間內(nèi)透過玻璃紙進(jìn)入長頸漏斗的水分子數(shù)量多于從長頸漏斗滲出的水分子數(shù)量，使得管內(nèi)液面升高。用紗布替代玻璃紙時(shí)，因紗布的孔隙很大，蔗糖分子也可以自由通透，因而液面不會升高。半透膜兩側(cè)溶液的濃度相等時(shí)，單位時(shí)間內(nèi)透過玻璃紙進(jìn)入長頸漏斗的水分子數(shù)量等于滲出的水分子數(shù)量，液面也不會升高。第37頁,共45頁，2024年2月25日，星期天2.滲透壓（1）滲透壓——半透膜兩側(cè)溶劑與溶液間的壓強(qiáng)差。（2）反滲透第38頁,共45頁，2024年2月25日，星期天（3）范托夫定律將小分子溶質(zhì)的稀薄溶液中的溶質(zhì)分子類比理想氣體分子。摩爾濃度質(zhì)量濃度第39頁,共45頁，2024年2月25日，星期天注意：半透膜兩側(cè)不同濃度的溶液間也存在滲透作用。低滲溶液——滲透壓低高滲溶液——滲透壓高溶劑低濃度高濃度水分比例高水分比例低溶劑(水）第40頁,共45頁，2024年2月25日，星期天二.滲透壓與植物水分輸運(yùn)1.植物中水分沿導(dǎo)管上升木質(zhì)部中的導(dǎo)管是可被水潤濕的毛細(xì)管，直徑r=25μm，設(shè)水對導(dǎo)管的接觸角?=0<樹高實(shí)際除了毛細(xì)現(xiàn)象，滲透作用也對水在植物體內(nèi)上升起作用根壓——導(dǎo)管溶液和土壤水溶液之間的滲透壓差。土壤中的水溶液中的水通過根毛，皮層細(xì)胞滲透進(jìn)導(dǎo)管，并使樹液沿導(dǎo)管上升，直到根壓和液柱壓強(qiáng)平衡。第41頁,共45頁，2024年2月25日，星期天蒸騰作用——水分從活的植物表面（主要是葉子）以水蒸氣狀態(tài)散失到大氣中的過程，是與物理學(xué)的蒸發(fā)過程不同，蒸騰作用不僅受外界環(huán)境條件的影響，而且還受植物本身的調(diào)節(jié)和控制，它是一種復(fù)雜的生理過程。其主要過程為：土壤中的水分→根毛→根內(nèi)導(dǎo)管→莖內(nèi)導(dǎo)管→葉內(nèi)導(dǎo)管→氣孔→大氣.植物幼小時(shí)，暴露在空氣中的全部表面都能蒸騰.第42頁,共45頁，2024年2月25日，星期天蒸騰作用影響因素1.氣孔頻度大有利于蒸騰的進(jìn)行。內(nèi)因2.氣孔直徑較大，內(nèi)部阻力小，蒸騰快。3.氣孔下腔容積大，葉內(nèi)外蒸氣壓差大，蒸騰快。4.氣孔開度大，蒸騰快；反之，則慢。外因1.光照。氣孔開放，減少氣孔阻力，增強(qiáng)蒸騰作用；提高大氣與葉子的溫度，增加葉內(nèi)外蒸氣壓差，加快蒸騰。2.溫度。氣溫升高，葉溫比氣溫高出2～10℃，氣孔下腔蒸氣壓的增加大于空氣蒸氣壓的增加，葉內(nèi)外蒸氣壓差增大，蒸騰增強(qiáng)；氣溫過高，葉片過度失水，氣孔關(guān)閉，蒸騰減弱。3.濕度。大氣相對濕度大，蒸氣壓就大，葉內(nèi)外蒸氣壓差變小，氣孔下腔的水蒸氣不易擴(kuò)散出去，蒸騰減弱；反之，大氣的相對濕度較低，則蒸騰速率加快。4.風(fēng)速較