液体--表面张力---毛细现象.ppt

第第3章章 液体的表面液体的表面现现象象1.2.昆昆 虫虫 在在 水水 面面 上上 行行 走走3.Surface tension：Robert Anderson 光的干涉条光的干涉条纹纹显显示水面高度示水面高度的微小的微小变变化化4.蚊子靠蚊子靠纳纳米米结结构构练练就水上漂就水上漂A ROBOT WALKING ON WATER5.结论结论：水面是一：水面是一张张有有弹弹性的性的膜膜如何如何产产生的？生的？6.二、液体的表面二、液体的表面张张力力现现象及微象及微观观本本质质 液体表面像液体表面像张紧张紧的的弹弹性膜一性膜一样样，具有，具有收收缩缩的的趋势趋势。（1 1）毛笔尖入水散开，出水毛聚合；）毛笔尖入水散开，出水毛聚合；（2 2）蚊子能）蚊子能够够站在水面上；站在水面上；（3 3）钢针钢针能能够够放在水面上；放在水面上；（4 4）荷花上的水珠呈球形；）荷花上的水珠呈球形；（5 5）肥皂膜的收）肥皂膜的收缩缩；液体表面具有收液体表面具有收缩趋势缩趋势的力，的力，这这种存在于液体表面上的种存在于液体表面上的张张力称力称为为表面表面张张力力。说说明：明：力的作用是均力的作用是均匀分布的，力的方向与匀分布的，力的方向与液面相切；液面相切；液面收液面收缩缩至最小。至最小。7.3.1 液体的表面液体的表面张张力力一、液体的微一、液体的微观结观结构构 液体液体分子分子间间作用力作用力显显著。著。宏宏观观上表上表现为现为不易不易压缩压缩性性。液体分子在平衡位置附近做振液体分子在平衡位置附近做振动动和在液体内移和在液体内移动动。在液体与气体的在液体与气体的分界面分界面处处、厚度等于分子有效作用半径的厚度等于分子有效作用半径的那那层层液体，称液体，称为为液体的表面（液体的表面（层层）。汽汽表面表面层层液体液体表面表面层层是一个厚是一个厚度大概度大概为为10-9m的薄的薄层层，液体分，液体分子子间间距比距比较较大大8.（1）液面收）液面收缩缩的微的微观观解解释释1、从分子力的角度，、从分子力的角度，r r0 0F FF F0 0r r B分子合力表分子合力表现为现为_ 垂直指向液体内部的吸引力垂直指向液体内部的吸引力F引引9.分子之分子之间间存在引力，液体内部每存在引力，液体内部每一个分子都受到周一个分子都受到周围围分子的引力，分子的引力，处处于平衡状于平衡状态态。但但边边界界处处的分子只受到内部分子的分子只受到内部分子的引力，呈收的引力，呈收缩趋势缩趋势，存在一种，存在一种张张力。荷叶上的水滴、浮在水面力。荷叶上的水滴、浮在水面上的硬上的硬币币就是表面就是表面张张力的作用。力的作用。表表 面面张张力力表面张力是出现在液体表面的张力，并不是作用在表面的张力。其起因其起因实际实际上是界面上是界面所造成的不所造成的不对对称称 液体表面所接触的有固体和气体10.液体表面液体表面层层分子比液体内部分子的相互作用分子比液体内部分子的相互作用势势能大：能大：由由势势能最小原能最小原则则可知，在没有外力影响下，液体可知，在没有外力影响下，液体应处应处于表面于表面积积最小的状最小的状态态。从从力的角度力的角度看，就是有表面看，就是有表面张张力存在。力存在。所受合外力指向液体内部所受合外力指向液体内部，因此有向液体内部运，因此有向液体内部运动动的的趋势趋势。AfL11.2、表面、表面张张力系数的基本性力系数的基本性质质（1 1）不同液体的表面）不同液体的表面张张力系数不同，密度小、容易蒸力系数不同，密度小、容易蒸发发的的液体表面液体表面张张力系数小。力系数小。（2 2）同一种液体的表面）同一种液体的表面张张力系数与力系数与温度温度有关，温度越高，有关，温度越高，表面表面张张力系数越小。力系数越小。（3 3）液体表面）液体表面张张力系数与力系数与相相邻邻物物质质的性的性质质有关。有关。（4 4）表面）表面张张力系数与力系数与液体中的液体中的杂质杂质有关。有关。12.不不 沾沾 湿湿13.一、一、润润湿和不湿和不润润湿湿附着附着层层：在液体与固体接触面上厚度在液体与固体接触面上厚度为为液体分子有效作用半径的液体分子有效作用半径的液体液体层层。由附着由附着层层内的分子力引起内的分子力引起润润湿湿不不润润湿湿内聚力：内聚力：液体内部分子液体内部分子对对附着附着层层内液体分子的吸引力内液体分子的吸引力附着力：附着力：固体分子固体分子对对附着附着层层内液体分子的吸引力内液体分子的吸引力 润润湿和不湿和不润润湿决定于湿决定于液体和固体的性液体和固体的性质质。14.内聚力内聚力大于大于附着力附着力A不不润润湿湿内聚力内聚力小于小于附着力附着力A润润湿湿 液体液体对对固体的固体的润润湿程度由湿程度由接触角接触角来表示。来表示。接触角：接触角：在液、固体接触在液、固体接触时时，固体表面，固体表面经过经过液体内部与液体表液体内部与液体表面所面所夹夹的角的角，通常用，通常用q q 来表示。来表示。液体液体润润湿湿固体；固体；当当 时时，当当 时时，液体液体不不润润湿湿固体；固体；当当 时时，液体液体完全完全润润湿湿固体；固体；当当 时时，液体液体完全不完全不润润湿湿固体；固体；q q润润湿湿q q不不润润湿湿15.从能量角度解从能量角度解释释不不润润湿湿 对对于附着于附着层层内任意一分子内任意一分子 A，当，当内聚力大于附内聚力大于附着力着力时时，A 分子受到的合力分子受到的合力 f 垂直于附着垂直于附着层层指向液体指向液体内部。内部。Af液体液体固固体体 液体分子从液体内部运液体分子从液体内部运动动到附着到附着层层内分子内分子间间作作用力做用力做负负功功（即分子（即分子势势能增大），附着能增大），附着层层内分子内分子势势能能比液体内部分子比液体内部分子势势能大。能大。根据根据平衡平衡态势态势能最小的原能最小的原则则，附着，附着层层内的分子要尽量内的分子要尽量挤挤入液体内入液体内（即尽量（即尽量处处于低于低势势能能态态），），结结果附着果附着层层收收缩缩，表，表现为现为液体不液体不润润湿固体湿固体。16.当当内聚力小于附着力内聚力小于附着力时时，附着，附着层层内的分子内的分子 A 受到的合力受到的合力 f 垂直于附着垂直于附着层层指向固体表面。指向固体表面。从能量角度解从能量角度解释润释润湿湿Af液体液体固固体体 液体分子从液体内部运液体分子从液体内部运动动到附着到附着层层内分子内分子间间作用力做作用力做正功正功（即分子（即分子势势能减小），使得附着能减小），使得附着层层内分子内分子势势能比液体内部分子能比液体内部分子势势能小。能小。液体内部的分子要尽量液体内部的分子要尽量挤挤入附着入附着层层，结结果附着果附着层扩层扩展，表展，表现为现为液体液体润润湿固体湿固体。17.固体分子对液体分子的引力大于液体分子之间的引力，则称液体对固体是沾湿的，如水对玻璃，柴油对铁皮；反之称为不沾湿的，如水银对玻璃，水对荷叶。液体对固体的沾湿和不沾湿柴油柴油对铁对铁皮的沾湿：皮的沾湿：危害与防治危害与防治 18.二、毛二、毛细现细现象象 将将细细的管插入液体中，如果液体的管插入液体中，如果液体润润湿管壁，液面成凹液面，湿管壁，液面成凹液面，液体将在管内升高；如果液体不液体将在管内升高；如果液体不润润湿管壁，液面成凸液面，液体湿管壁，液面成凸液面，液体将在管内下降。将在管内下降。这这种种现现象称象称为为毛毛细现细现象象。hh能能够产够产生毛生毛细现细现象的象的细细管称管称为为毛毛细细管。管。19.1、毛、毛细现细现象象产产生的原因生的原因 毛毛细现细现象象是由于是由于润润湿或不湿或不润润湿湿现现象象和和液体表面液体表面张张力力共同作共同作用引起的。用引起的。固固体体液体液体如果如果液体液体对对固体固体润润湿湿，则则接触角接触角为为锐锐角角。固固体体液体液体h如果如果液体液体对对固体不固体不润润湿湿，则则接触角接触角为为钝钝角角。h 容器口容器口径非常小，径非常小，附加附加压压强强的的存在将使存在将使管管内液面升高内液面升高，产产生生毛毛细现细现象象。容器口容器口径很小，附径很小，附加加压压强强的存的存在将使在将使管内管内液面降低液面降低，产产生生毛毛细现细现象象。20.土地的盐碱化源于毛细现象抽吸地下水灌灌溉溉以以及及水水库库会会引引起起地地下下水水上上升升，如如果果达达到到土土壤壤毛毛细细作作用用范范围围，蒸蒸发发就就会会使使地地下下水水持持续续上上升升，水水被被蒸蒸发发，留留下下矿矿物物质质，引起土地，引起土地盐盐碱化。碱化。植植树树、治沙与土地荒漠化、治沙与土地荒漠化21.土地的盐碱化源于毛细现象抽吸地下水22.