液体的表面张力.

《液体的表面张力.》由会员分享，可在线阅读，更多相关《液体的表面张力.（57页珍藏版）》请在文档大全上搜索。

1、 第第1章章 流体力学流体力学l 基本概念基本概念 流体：具有流动性的液体和气体；流体：具有流动性的液体和气体；l 基本内容基本内容 流体静力学流体静力学 流体动力学流体动力学 1.2 液体的表面现象液体的表面现象l 理解液体表面张力产生的微观本质理解液体表面张力产生的微观本质;l 掌握掌握表面张力系数的两种定义表面张力系数的两种定义;l 掌握掌握弯曲液面的附加压强及计算弯曲液面的附加压强及计算;l 掌握掌握毛细管现象中的朱仑公式。毛细管现象中的朱仑公式。叶面：叶面：疏水、不吸疏水、不吸水的表面水的表面，永遠保永遠保持一塵不染持一塵不染。荷花效应荷花效应大珠小珠落玉盘大珠小珠落玉盘水黾的高明之

2、处：水黾的高明之处：1、既不会划破水面，也不会、既不会划破水面，也不会浸湿自己的腿。浸湿自己的腿。 2、它在水面上每秒钟可滑行、它在水面上每秒钟可滑行100倍于身体长度的距离，这倍于身体长度的距离，这相当于一位身高相当于一位身高1.8米的人以米的人以每小时每小时400英里的速度游泳。英里的速度游泳。问题问题1：为什么小液滴和小气泡总是成球状而不会为什么小液滴和小气泡总是成球状而不会成别的几何形状（如立方体、多角形等）？成别的几何形状（如立方体、多角形等）？问题问题2：水在玻璃管中呈凹形液面（弯月面），而水在玻璃管中呈凹形液面（弯月面），而汞在玻璃管汞在玻璃管(如血压计如血压计)中却呈凸形液面，

3、为什么？中却呈凸形液面，为什么？问题问题3：肌注、输液、输血时要防止气泡进入肌注、输液、输血时要防止气泡进入,为什为什么？么？液体的性质与其微观结构有关液体的性质与其微观结构有关 液体具有一定的体积，不易压缩。液体具有一定的体积，不易压缩。 液体分子间距较气体小了一个数量级液体分子间距较气体小了一个数量级 , ,为为1010-10-10 m，分子排，分子排列较紧密，分子间作用力较大列较紧密，分子间作用力较大, ,其热运动与固体相似其热运动与固体相似 , ,主要主要在平衡位置附近作微小振动。在平衡位置附近作微小振动。 液体没有一定形状，并具有流动性。液体没有一定形状，并具有流动性。 这是由于液体

4、分子振动的平衡位置不固定，是近程有序，这是由于液体分子振动的平衡位置不固定，是近程有序，即在很小范围内在一短暂时间里保持一定的规则性。即在很小范围内在一短暂时间里保持一定的规则性。概概 述述 由于液体分子间距小，分子间相互作用力较大，由于液体分子间距小，分子间相互作用力较大，当当液体液体与与气体气体、固体固体接触时，交界处由于接触时，交界处由于分子力作分子力作用用而产生一系列特殊现象，即：而产生一系列特殊现象，即：液体表面现象液体表面现象。表面张力现象表面张力现象为什么水面上的小昆虫能在水面上行走，而不会沉入水中？牛奶滴落在盘中的瞬间飞溅情形，呈现球状，在盘上方的牛奶呈现近乎完美的球形？表面张

5、力的演示实验（表面张力的演示实验（1）圆形金属框上沾有肥皂泡沫，若将膜面上的棉线圈内部的圆形金属框上沾有肥皂泡沫，若将膜面上的棉线圈内部的膜戳破，那么棉线圈将被液体的表面张力拉成圆形；膜戳破，那么棉线圈将被液体的表面张力拉成圆形；表面张力的演示实验（表面张力的演示实验（2）橄榄油滴橄榄油滴浮在浮在同密度同密度的水和酒精的水和酒精的混合液体中，由于表面张力的的混合液体中，由于表面张力的作用，油滴形成作用，油滴形成完美的球形完美的球形。第第1.21.2节节 液体的表面张力液体的表面张力一、表面张力一、表面张力1.1.现象：现象：说明：说明：液面上存在沿表面的收缩力作用，这种力液面上存在沿表面的收缩

6、力作用，这种力只存在于液体表面。只存在于液体表面。(2).(2).液面像紧绷的弹性薄膜。液面像紧绷的弹性薄膜。(1).(1).液体表面有收缩到最小的趋势；液体表面有收缩到最小的趋势；2.2.表面张力表面张力(1)(1)表面表面层：层：在液体与气体交界面，厚度等于分在液体与气体交界面，厚度等于分子有效作用距离子有效作用距离( =10-8 m) 的一层液体。的一层液体。(2)(2)表面张力：表面张力：液体的表面层中有一种使液面尽液体的表面层中有一种使液面尽可能收缩成最小的宏观张力。可能收缩成最小的宏观张力。分子力观点：分子力观点：表面张力是由于液体表面层表面张力是由于液体表面层内分子间相互内分子间

7、相互作用与液体内部分子间相互作用不同。作用与液体内部分子间相互作用不同。分子作用球分子作用球( (约约10-8 m) ：在液体内部在液体内部P P点任取一分子点任取一分子A , ,以以A为球心，以分子有效作用为球心，以分子有效作用距离为半径作一球，称为距离为半径作一球，称为分分子作用球子作用球 。球外分子对。球外分子对A 无无作用力，球内分子对作用力，球内分子对A 的的作作用力对称分布，合力为零。用力对称分布，合力为零。(3)(3)表面张力产生的微观本质表面张力产生的微观本质分子力：在分子力：在液体液体內部的分子之內部的分子之间间，彼此互相吸引力彼此互相吸引力，忽略了斥力；，忽略了斥力；分子间

8、既有引力作用分子间既有引力作用 又有斥力作用又有斥力作用平衡位置平衡位置斥力起主要作用斥力起主要作用0 frro0 frro0 frro0 fRr引力起主要作用引力起主要作用v12rdv12=0R分子有效作用半径分子有效作用半径分子力是短程力！分子力是短程力！m810m1010 fod 0rRr斥力引力分子有效直径分子有效直径 dfffn 从表面层从表面层中中Q、R、S点点任取一分子，其分子作任取一分子，其分子作用球一部分在液体外，空气密度比水小，破坏用球一部分在液体外，空气密度比水小，破坏了表面层的分子受力的球对称性；了表面层的分子受力的球对称性；n 其受合力与液面垂直，指向液体内部，这使得

9、其受合力与液面垂直，指向液体内部，这使得表面层内的分子与液体内部的分子不同表面层内的分子与液体内部的分子不同, ,都受都受一个指向液体内部的合力一个指向液体内部的合力 f n 越靠近表面，受到的越靠近表面，受到的f f 越大；越大；n 在在f f 作用下，液体表面的分子作用下，液体表面的分子 有被拉进液体内部的趋势。有被拉进液体内部的趋势。n在宏观上就表现为液体在宏观上就表现为液体表面有收缩的趋势。表面有收缩的趋势。 任何系统的势能越小越稳定，所以表面层内的任何系统的势能越小越稳定，所以表面层内的分子有尽量挤入液体内部的趋势，即液面有收分子有尽量挤入液体内部的趋势，即液面有收缩的趋势，使液面呈

10、紧张状态，宏观上就表现缩的趋势，使液面呈紧张状态，宏观上就表现为液体的表面张力。为液体的表面张力。 体积一定体积一定, , 球体的表面积最小球体的表面积最小; ;从能量观点来分析从能量观点来分析u把分子从液体内部移到表面层，需克服把分子从液体内部移到表面层，需克服 f 作作功功; ;外力作功外力作功, ,分子势能增加分子势能增加, ,即即表面层内分子的表面层内分子的势能比液体内部分子的势能大，表面层为高势势能比液体内部分子的势能大，表面层为高势能区能区; ;u表面层内表面层内, ,各个分子势能增量的总和称为各个分子势能增量的总和称为液体的液体的表面能表面能，用，用E 表示表示。 设想在液面上画

11、一条直线设想在液面上画一条直线段，线段两侧液面均有收缩的段，线段两侧液面均有收缩的趋势，即有趋势，即有表面张力作用，该表面张力作用，该力与液面相切力与液面相切, ,与线段垂直，与线段垂直，指指向各自的一方向各自的一方, ,分别用分别用F 和和F表表示，这恰为一对作用力与反作示，这恰为一对作用力与反作用力，用力， F = -F。(4). (4). 表面张力系数（定义一）表面张力系数（定义一） 为为表面张力系数表面张力系数，表示液体表面单位长度直线段表示液体表面单位长度直线段上的表面张力，单位：上的表面张力，单位：N / m 。 由于线段上各点均有表面张力作用由于线段上各点均有表面张力作用, ,线