液體的表面張力課件.ppt

《液體的表面張力課件.ppt》由會員分享，可在線閱讀，更多相關《液體的表面張力課件.ppt（57頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。

1、 第 1章 流 體 力 學l 基 本 概 念 流 體 ： 具 有 流 動 性 的 液 體 和 氣 體 ；l 基 本 內(nèi) 容 流 體 靜 力 學 流 體 動 力 學 1.2 液 體 的 表 面 現(xiàn) 象l 理 解 液 體 表 面 張 力 產(chǎn) 生 的 微 觀 本 質 ;l 掌 握 表 面 張 力 系 數(shù) 的 兩 種 定 義 ;l 掌 握 彎 曲 液 面 的 附 加 壓 強 及 計 算 ;l 掌 握 毛 細 管 現(xiàn) 象 中 的 朱 侖 公 式 。 葉 面 ： 疏 水 、 不 吸水 的 表 面 ， 永 遠 保持 一 塵 不 染 。荷 花 效 應 大 珠 小 珠 落 玉 盤 水 黽 的 高 明 之 處 ：

2、1、 既 不 會 劃 破 水 面 ， 也 不 會浸 濕 自 己 的 腿 。 2、 它 在 水 面 上 每 秒 鐘 可 滑 行100倍 于 身 體 長 度 的 距 離 ， 這相 當 于 一 位 身 高 1.8米 的 人 以每 小 時 400英 里 的 速 度 游 泳 。 問 題 1： 為 什 么 小 液 滴 和 小 氣 泡 總 是 成 球 狀 而 不 會成 別 的 幾 何 形 狀 （ 如 立 方 體 、 多 角 形 等 ） ？問 題 2： 水 在 玻 璃 管 中 呈 凹 形 液 面 （ 彎 月 面 ） ， 而汞 在 玻 璃 管 (如 血 壓 計 )中 卻 呈 凸 形 液 面 ， 為 什 么 ？問

3、 題 3： 肌 注 、 輸 液 、 輸 血 時 要 防 止 氣 泡 進 入 ,為 什么 ？ 液 體 的 性 質 與 其 微 觀 結 構 有 關 液 體 具 有 一 定 的 體 積 ， 不 易 壓 縮 。 液 體 分 子 間 距 較 氣 體 小 了 一 個 數(shù) 量 級 ,為 10-10 m， 分 子 排列 較 緊 密 ， 分 子 間 作 用 力 較 大 ,其 熱 運 動 與 固 體 相 似 ,主 要在 平 衡 位 置 附 近 作 微 小 振 動 。 液 體 沒 有 一 定 形 狀 ， 并 具 有 流 動 性 。 這 是 由 于 液 體 分 子 振 動 的 平 衡 位 置 不 固 定 ， 是 近

4、程 有 序 ，即 在 很 小 范 圍 內(nèi) 在 一 短 暫 時 間 里 保 持 一 定 的 規(guī) 則 性 。概 述 由 于 液 體 分 子 間 距 小 ， 分 子 間 相 互 作 用 力 較 大 ，當 液 體 與 氣 體 、 固 體 接 觸 時 ， 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 。 表 面 張 力 現(xiàn) 象為 什 么 水 面 上 的 小 昆 蟲 能 在 水 面 上行 走 ， 而 不 會 沉 入 水 中 ？ 牛 奶 滴 落 在 盤 中 的 瞬 間 飛濺 情 形 ， 呈 現(xiàn) 球 狀 ， 在 盤上 方 的 牛 奶 呈 現(xiàn)

5、近 乎 完 美的 球 形 ？ 表 面 張 力 的 演 示 實 驗 （ 1）圓 形 金 屬 框 上 沾 有 肥 皂 泡 沫 ， 若 將 膜 面 上 的 棉 線 圈 內(nèi) 部 的膜 戳 破 ， 那 么 棉 線 圈 將 被 液 體 的 表 面 張 力 拉 成 圓 形 ； 表 面 張 力 的 演 示 實 驗 （ 2）橄 欖 油 滴 浮 在 同 密 度 的 水 和 酒 精的 混 合 液 體 中 ， 由 于 表 面 張 力 的作 用 ， 油 滴 形 成 完 美 的 球 形 。 第 1.2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

6、力 作 用 ， 這 種 力只 存 在 于 液 體 表 面 。(2).液 面 像 緊 繃 的 彈 性 薄 膜 。(1).液 體 表 面 有 收 縮 到 最 小 的 趨 勢 ；2.表 面 張 力(1)表 面 層 ： 在 液 體 與 氣 體 交 界 面 ， 厚 度 等 于 分子 有 效 作 用 距 離 (=10 -8 m) 的 一 層 液 體 。(2)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 。 分 子 力 觀 點 ：表 面 張 力 是 由 于 液 體 表 面 層 內(nèi) 分 子 間 相 互作 用 與 液 體 內(nèi) 部 分 子

7、 間 相 互 作 用 不 同 。分 子 作 用 球 (約 10-8 m) ：在 液 體 內(nèi) 部 P點 任 取 一 分 子 A ,以 A為 球 心 ， 以 分 子 有 效 作 用距 離 為 半 徑 作 一 球 ， 稱 為 分子 作 用 球 。 球 外 分 子 對 A 無作 用 力 ， 球 內(nèi) 分 子 對 A 的 作用 力 對 稱 分 布 ， 合 力 為 零 。(3)表 面 張 力 產(chǎn) 生 的 微 觀 本 質分子力：在液體內(nèi)部的分子之間，彼此互相吸引力，忽略了斥力； 分 子 間 既 有 引 力 作 用 又 有 斥 力 作 用平 衡 位 置斥 力 起 主 要 作 用0 frr o 0 frr o 0

8、 frr o 0 fRr 引 力 起 主 要 作 用v12r d v12=0R分 子 有 效 作 用 半 徑分 子 力 是 短 程 力 ！ m810m10 10 fo d 0r R r斥 力 引 力分 子 有 效 直 徑 d f f fn 從 表 面 層 中 Q、 R、 S點 任 取 一 分 子 ， 其 分 子 作用 球 一 部 分 在 液 體 外 ， 空 氣 密 度 比 水 小 ， 破 壞了 表 面 層 的 分 子 受 力 的 球 對 稱 性 ；n其 受 合 力 與 液 面 垂 直 ， 指 向 液 體 內(nèi) 部 ， 這 使 得表 面 層 內(nèi) 的 分 子 與 液 體 內(nèi) 部 的 分 子 不 同

9、,都 受一 個 指 向 液 體 內(nèi) 部 的 合 力 fn越 靠 近 表 面 ， 受 到 的 f越 大 ；n在 f作 用 下 ， 液 體 表 面 的 分 子 有 被 拉 進 液 體 內(nèi) 部 的 趨 勢 。n在 宏 觀 上 就 表 現(xiàn) 為 液 體表 面 有 收 縮 的 趨 勢 。 任 何 系 統(tǒng) 的 勢 能 越 小 越 穩(wěn) 定 ， 所 以 表 面 層 內(nèi) 的分 子 有 盡 量 擠 入 液 體 內(nèi) 部 的 趨 勢 ， 即 液 面 有 收縮 的 趨 勢 ， 使 液 面 呈 緊 張 狀 態(tài) ， 宏 觀 上 就 表 現(xiàn)為 液 體 的 表 面 張 力 。 體 積 一 定 , 球 體 的 表 面 積 最 小

10、; 從 能 量 觀 點 來 分 析u把 分 子 從 液 體 內(nèi) 部 移 到 表 面 層 ， 需 克 服 f 作功 ;外 力 作 功 ,分 子 勢 能 增 加 ,即 表 面 層 內(nèi) 分 子 的勢 能 比 液 體 內(nèi) 部 分 子 的 勢 能 大 ， 表 面 層 為 高 勢能 區(qū) ;u表 面 層 內(nèi) ,各 個 分 子 勢 能 增 量 的 總 和 稱 為 液 體 的表 面 能 ， 用 E 表 示 。 設 想 在 液 面 上 畫 一 條 直 線段 ， 線 段 兩 側 液 面 均 有 收 縮 的趨 勢 ， 即 有 表 面 張 力 作 用 ， 該力 與 液 面 相 切 ,與 線 段 垂 直 ， 指向 各 自

11、 的 一 方 ,分 別 用 F 和 F表示 ， 這 恰 為 一 對 作 用 力 與 反 作用 力 ， F = -F。(4). 表 面 張 力 系 數(shù) （ 定 義 一 ） 為 表 面 張 力 系 數(shù) ， 表 示 液 體 表 面 單 位 長 度 直 線 段上 的 表 面 張 力 ， 單 位 ： N / m 。 由 于 線 段 上 各 點 均 有 表 面 張 力 作 用 ,線 段 越 長 ,則合 力 越 大 。 設 線 段 長 為 l ,則 ： F = l 。F F 如 圖 所 示 ， 鐵 絲 框 上 掛 有 液 膜 ， 表 面張 力 系 數(shù) 為 ， 將 AB邊 無 摩 擦 、 勻 速 、等 溫 地

12、 右 移 x， 在 AB邊 上 加 的 力 為 ：F =2 l ， 則 在 這 個 過 程 中 外 力 F 所做 的 功 為 :其 中 S = 2l x ,是 AB 向 右 移 動 過 程 中 液 面 面 積 的 增 量 。 外力 克 服 分 子 間 引 力 做 功 ， 液 體 表 面 能 增 加 ， 若 用 E 表 示 表面 能 增 量 ， 則 ： SxlxFW 2 SWE SWSE 表 面 張 力 系 數(shù) 在 數(shù) 值 上 等 于 增 加 單 位 液 體 表 面 積 時 ， 外 力 所需 做 的 功 ， 或 增 加 單 位 液 體 表 面 積 時 ， 所 增 加 的 表 面 能 比 表 面

13、能 ；(5). 表 面 張 力 系 數(shù) 與 表 面 能 增 量 （ 定 義 二 ）f BA BAF 例 題 1-5： P31當 許 多 半 徑 為 r的 小 水 滴 融 合 成 一 個 半 徑 為 R的大 水 滴 時 釋 放 出 的 能 量 。 水 的 表 面 張 力 系 數(shù) 在此 過 程 中 保 持 不 變 ， 假 設 水 滴 為 球 狀 。表 明 ： 小 水 滴 融 合 成 大 水 滴 時 ， 要 釋 放 出 能 量 ；反 之 ， 大 水 滴 分 散 成 許 多 小 水 滴 時 ， 要 吸 收 外 界能 量 ； 如 ： 靜 電 噴 霧 補 充 例 題 ：水 和 油 邊 界 的 表 面 張

14、力 系 數(shù) 1810-3N/m， 為了 使 M=1.0 10-3kg的 油 在 水 內(nèi) 散 布 成 半 徑 r10-6m的 油 滴 ， 需 要 做 多 少 功 ?散 布 過 程 可 以 認為 是 等 溫 的 ， 油 的 密 度 為 0.9 103kg/m3; 與 液 體 的 性 質 有 關 ： 不 同 液 體 ， 值 不 同 ； 密 度 小 、易 揮 發(fā) 的 液 體 值 較 小 。 如 :酒 精 、 乙 醚 的 值 很 小 ，金 屬 熔 化 后 的 值 很 大 。與 相 鄰 物 質 化 學 性 質 有 關 ： 同 一 液 體 與 不 同 物 質 交界 ， 值 不 同 。與 溫 度 有 關 ：

15、溫 度 升 高 ， 值 減 小 。 當 液 體 沸 騰 時表 面 張 力 系 數(shù) 為 零 。 ( P31 表 1-4 )與 液 體 內(nèi) 所 含 雜 質 有 關 ： 在 液 體 內(nèi) 加 入 雜 質 ， 液 體的 表 面 張 力 系 數(shù) 將 顯 著 改 變 ， 有 的 使 其 值 增 加 ； 有的 使 其 值 減 小 。 使 值 減 小 的 物 質 稱 為 表 面 活 性 物質 。 三 .影 響 表 面 張 力 系 數(shù) 的 因 素 u 表 面 活 性 物 質 在 農(nóng) 藥 、 醫(yī) 藥 、 冶 金 、 石 油 、 民 用 洗 滌 、 食 品 等 各 領 域得 到 廣 泛 的 應 用 。u 肥 皂 就

16、是 最 常 見 的 表 面 活 性 物 質 。 肥 皂 水 的 表 面 張 力 系 數(shù) 約 為 4010-3N/m， 是 純 水 的 一 半 。 一 般 說 來 ， 醇 、 酸 、 醛 、 酮 等 有 機 物 質 大 都 是表 面 活 性 物 質 。u 表 面 活 性 物 質 在 水 溶 液 中 ， 能 使 不 溶 或 微 溶 于 水 的 有 機 物 質 的 溶 解 度顯 著 增 加 ， 這 種 現(xiàn) 象 稱 為 增 溶 作 用 (或 加 溶 作 用 )。u 增 溶 作 用 在 工 業(yè) 、 農(nóng) 業(yè) 及 日 常 生 活 等 各 方 面 得 到 廣 泛 應 用 。 在 制 備 農(nóng)藥 時 ， 為 使

17、一 些 不 溶 于 水 的 藥 物 成 為 乳 濁 液 ， 常 加 入 增 溶 劑 ， 以 提 高藥 效 ；u 另 外 ， 為 了 使 噴 灑 在 作 物 葉 片 上 的 農(nóng) 藥 能 適 當 地 展 布 開 來 ， 往 往 也 要在 稀 釋 過 的 農(nóng) 藥 中 加 入 表 面 活 性 物 質 ： 皂 素 、 皂 角 粉 、 肥 皂 水 ；u 但 對 酶 類 結 構 的 殺 蟲 利 ， 會 因 肥 皂 水 而 使 藥 物 水 解 。 近 年 來 常 采 用 陰離 子 型 表 面 活 性 物 質 (農(nóng) 乳 500)和 非 離 子 型 表 面 活 性 物 質 (如 寧 乳 0204)，以 克 服 使

18、 酯 類 農(nóng) 約 水 解 的 缺 點 。u 在 冶 金 工 業(yè) 中 ， 為 加 快 熔 融 金 屬 的 結 晶 速 度 ， 在 金 屬 中 加 入 表 面 活 性 物 質 降 低 其 表 面 張 力 系 數(shù) 。 如 ： 鋼 液 結 晶 時 加 入 不 同 含 量 的 硼 會 改 變表 面 張 力 系 數(shù) 值 。 1.2.3 彎 曲 液 面 的 附 加 壓 強自 然 界 中 有 許 多 情 況 下 液 面 是 彎 曲 的 ， 液 滴 、 水中 的 氣 泡 、 肥 皂 泡 、 人 體 肺 泡 內(nèi) 壁 覆 蓋 的 一 層 粘液 等 等 ， 它 們 的 液 面 都 是 彎 曲 的 。 有 的 彎 曲

19、液 面是 凸 液 面 ， 如 水 滴 ； 有 的 彎 曲 液 面 是 凹 液 面 ， 如水 中 的 氣 泡 。彎 曲 液 面 內(nèi) 外 存 在 一 壓 強 差 ， 稱 為 附 加 壓 強 , 用ps 表 示 。 附 加 壓 強 是 由 于 表 面 張 力 存 在 而 產(chǎn) 生的 。 1 靜 止 液 體 壓 強 的 特 點1. 靜 止 液 體 中 的 任 一 點 ， 來 自 任 何 方 向 的 壓 強 均 相 同 ；2. 液 體 內(nèi) 部 等 高 點 的 壓 強 相 等 ， 液 體 表 面 的 壓 強 等 于 大氣 壓 強 ；3. 高 度 差 為 h的 兩 點 ，壓 強 差 為 gh， 并 且 離 液

20、 面 越 深 處 的 壓 強 越 大 ； AB h xyghpp AB 二 ： 附 加 壓 強 的 產(chǎn) 生 在 液 體 表 面 上 取 一 小 面 積 S ,由 于 液 面 水 平 ，表 面 張 力 沿 水 平 方 向 ， S 平 衡 時 ， 其 邊 界 表面 張 力 相 互 抵 消 , S 內(nèi) 外 壓 強 相 等 ： PB = PA 0P SPf fAB 1.平 液 面 2. 液 面 彎 曲1)凸 液 面 時 ， 如 圖 S周 界 上表 面 張 力 沿 切 線 方 向 ， 合 力指 向 液 面 內(nèi) ， S好 象 緊 壓 在液 體 上 ， 使 液 體 受 一 附 加 壓強 ps， 由 力 平

21、衡 條 件 ， 液 面下 液 體 的 壓 強 ： ps為 正 ;附 加 壓 強 使 得 液 體 內(nèi) 部 壓 強 大 于 外 部 壓 強 。 S0P sPPf fAB sp0B PP 2） 凹 液 面 時 ， 如 圖 S周 界上 表 面 張 力 的 合 力 指 向 外部 ， S好 象 被 拉 出 ， 液 面內(nèi) 部 壓 強 小 于 外 部 壓 強 ，液 面 下 壓 強 ：總 之 ： 附 加 壓 強 使 彎 曲 液 面 內(nèi) 外 壓 強 不 等 ， 與 液 面曲 率 中 心 同 側 的 壓 強 恒 大 于 另 一 側 ， 任 何 彎 曲 液 面 都 對 液 體 產(chǎn) 生 附 加 壓 強 ； 附 加 壓

22、強 方 向 恒 指 向 彎 曲 液 面 的 曲 率 中 心 ； sp0B PP S 0P sPPf fA B 三 、 球 形 液 面 的 附 加 壓 強 -拉 普 拉 斯 公 式設 有 一 半 徑 為 R的 球 形 液 滴 ， 其 表面 張 力 系 數(shù) 為 ， 是 凸 液 面 ， 則 液滴 表 面 層 內(nèi) 外 的 壓 強 : sp外內(nèi) PP l p 內(nèi)P外 r l R FF/Fn在 液 體 表 面 ， 取 微 小 球 冠 形 液體 元 ， 球 冠 的 邊 緣 線 l存 在 表 面 張力 F， 沿 球 冠 表 面 切 線 方 向 。n由 于 球 冠 很 小 ， 忽 略 其 重 力 。n受 力 分

23、 析 ：,P 2r內(nèi) ,P 2r外 表 面 張 力 F n在 球 冠 的 邊 緣 線 上 取 線 元 l, 對 應 表 面 張 力 為 F。sincos/ FF FF n沿 邊 緣 線 一 周 ， F/相 互 抵 消 ， 作 用 在 球 冠 邊 緣 線 上 的 表 面 張 力 的 合 力 為 ： sinsinsin llFFF rl 2n受 力 平 衡 ： Frr 22 PP 外內(nèi) r sin2PP 外內(nèi) R2PP 外內(nèi)Rrsin 附 加 壓 強 ： Rps 2 球 形 液 面 附 加 壓 強 公 式Rpp Rpp ii 2200 凹 液 面 ：凸 液 面 ： l 球 形 液 面 附 加 壓

24、強 與 表 面 張 力 系 數(shù) 成 正 比 ， 與 球 面 半 徑 R成 反 比 。l 適 用 于 任 何 液 面 ： 球 面 、 半 球 面 、 凹 凸 面 ， R是 液 面 處 的 曲 率 半 徑 ；l 半 徑 越 小 ， 附 加 壓 強 越 大 ； 半 徑 越 大 ， 附 加 壓 強 越 小 ；l 半 徑 無 限 大 時 ， 附 加 壓 強 等 于 零 ， 這 正 是 水 平 液 面 的 情 況 。掌 握 !R2PP 外內(nèi) 拉 普 拉 斯 公 式 四 .球 形 液 泡 的 內(nèi) 、 外 壓 強 差 如 圖 ,由 于 球 形 液 泡 很 薄 ， 有 內(nèi)外 兩 個 表 面 ， 內(nèi) 外 膜 半

25、徑 近 似 相等 ， 設 A、 B、 C 三 點 壓 強 分 別 為PA 、 PB 、 PC ， 則 ： RPP AC 4l液 泡 內(nèi) 壓 強 大 于 液 泡 外 壓 強 ， 并 與 半 徑 成 反 比 。l同 樣 處 在 大 氣 壓 下 ， 液 泡 半 徑 越 小 ， 內(nèi) 外 的 壓 強差 越 大 ; R O AC BRPP A 2B RPP 2CB RPRP 22 CA 補 充 ： 向 帶 有 活 塞 的 三 通 玻 璃 管吹 氣 使 兩 端 分 別 掛 上 大 小 不 一 的 肥皂 泡 ， 旋 轉 活 塞 使 兩 氣 泡 連 通 ， 觀察 氣 泡 的 變 化 ?l 發(fā) 現(xiàn) 小 泡 將 越

26、 來 越 小 ， 大 泡 越 脹越 大 。 這 就 是 小 泡 的 附 加 壓 強 大 于大 泡 的 附 加 壓 強 的 緣 故 。 RPS 42. R越 小 , 附 加 壓 強 越 大肺 泡 大 小 不 均 :肺 泡 合 并 ，表 面 積 減 少表 面 張 力 系 數(shù) 均 勻 3、 表 面 張 力 對 呼 吸 的 影 響（ 1） 表 面 張 力 是 肺 泡 收 縮 、 排 出 氣 體 的 主 要 動 力 。太 大 : 肺 泡 擴 張 ， 類 似 氣 胸 。太 小 : 肺 泡 萎 縮 ， 呼 氣 困 難 ， 類 似 肺 氣 腫 。肺 中 有 數(shù) 以 億 計 的 肺 泡 , 平 均 直 徑 為

27、250m的 微 小 空氣 囊 ， 它 通 過 呼 吸 道 與 大 氣 相 通 。 正 常 成 人 因 呼 吸 ，肺 泡 每 天 平 均 收 縮 和 擴 張 約 15000次 。 肺 泡 間 布 滿充 有 血 液 的 毛 細 血 管 ， 空 氣 中 的 氧 和 血 液 中 的 CO2在 這 里 交 換 。 （ 2） 表 面 活 性 物 質 對 附加 壓 強 的 調 節(jié) 作 用 是 肺 泡正 常 行 使 功 能 的 保 證 。肺 泡 表 面 活 性 物 質 的 生 理 意 義 :(1)降 低 肺 泡 表 面 張 力 ;(2)增 加 肺 的 順 應 性 ;(3)維 持 大 小 肺 泡 容 積 的 相

28、 對 穩(wěn) 定 ;(4)防 止 肺 不 張 ;(5)防 止 肺 氣 腫 。 肺 泡 表 面 活 性 物 質 缺 乏 將 出 現(xiàn) :肺泡 的 表 面 張 力 增 加 ,大 肺 泡 破 裂 小 肺 泡 萎 縮 ,初 生 兒 呼 吸 窘 迫 綜 合 癥 等 補 充 例 題 3, 溫 度 為 20 時 ， 一 滴 水 珠 內(nèi) 部 的 壓 強 為 外 部 壓 強 的 2倍 ，求 水 珠 的 半 徑 。 設 大 氣 壓 強 Po 1.013105Pa， 20 時 水的 表 面 張 力 系 數(shù) 為 72.810-3N m02PP PR 外內(nèi) mPR 44.12 0 補 充 例 4 如 圖 ， 在 內(nèi) 半 徑

29、r 0.3mm的 細 玻 璃 管 中 注 水 ， 一 部分 水 在 管 的 下 端 形 成 一 凸 液 面 ， 其 半 徑 為 3mm， 管 中 凹 液 面 的曲 率 半 徑 與 毛 細 管 的 內(nèi) 半 徑 相 同 。 求 管 中 所 懸 水 柱 的 長 度 h。設 水 的 表 面 張 力 系 數(shù) 7310-3 N m.RA 2PP 0 r B 2PP 0 ghBA PP cmrRgh 4.5112 1.2.4 潤 濕 和 不 潤 濕 毛 細 現(xiàn) 象 潤 濕 : 液 體 沿 固 體 表 面延 展 的 現(xiàn) 象 ， 稱 液 體 潤濕 固 體 。 (水 玻 璃 )一 、 潤 濕 與 不 潤 濕1.

30、定 義不 潤 濕 ： 液 體 在 固 體 表 面上 收 縮 的 現(xiàn) 象 ， 稱 液 體 不潤 濕 固 體 。 (水 石 蠟 ) 潤 濕 、 不 潤 濕 與 相 互 接 觸 的 液 體 、 固 體 的 性 質 有 關 。 內(nèi) 聚 力 ： 附 著 層 內(nèi) 分 子 所 受 液 體 分 子 引 力 之 和 。2. 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

31、 （ 以 大 者 為 準 ） 的 一層 液 體 。 附f 內(nèi)fA (2)當 f附 f內(nèi) ,A 分 子 所 受 合 力 f 垂 直于 附 著 層 指 向 固 體 ， 液 體 內(nèi) 部 分 子 勢能 大 于 附 著 層 中 分 子 勢 能 ， 液 體 內(nèi) 的分 子 盡 量 擠 進 附 著 層 ， 使 附 著 層 擴 展 ，宏 觀 上 表 現(xiàn) 為 液 體 潤 濕 固 體 。 f A 在 液 體 與 固 體 接 觸 面 的 邊 界 處 ， 作 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 表 示 。 3. 接 觸 角 液 體

32、潤 濕 固 體 ；,2 。液 體 完 全 潤 濕 固 體，0 液 體 不 潤 濕 固 體 ；,2 。液 體 完 全 不 潤 濕 固 體， O O注 意 ：兩 切 線 通 過 液 體 內(nèi) 部 的 夾 角 稱 接 觸 角 二 、 毛 細 現(xiàn) 象 水 在 細 玻 璃 管 中 水 面 上 升 ；水 銀 在 玻 璃 管 中 液 面 下 降 ；1.毛 細 現(xiàn) 象潤 濕 管 壁 的 液 體 在 細 管 里 升 高 ， 不 潤 濕 管 壁 的 液 體 在 細管 里 下 降 的 現(xiàn) 象 。 原 因 ： 表 面 張 力 及 潤 濕 、 不 潤 濕 。細 管 稱 毛 細 管 。毛 細 管 ： 紙 張 、 燈 芯 、

33、 紗 布 中 的 纖 維 、 土 壤 、 植 物 的 根 莖 等 2.管 內(nèi) 液 面 上 升 （ 或 下 降 ） 的 高 度 (1)液 體 潤 濕 管 壁 CBA半 徑 為 r的 毛 細 管 剛 插 入 水 中 時 ， 為 銳 角 ,管 內(nèi) 液 面 為 凹 液 面 ， PC = P0 ,PB P0 , B、C 為 等 高 點 ， 但 PB0, 液 面 上 升h0, 液 面 下 降 補 充 例 題 5, 如 圖 , 盛 有 水 的 U形 管 中 ， 細 管 的 內(nèi) 半 徑 rA=5.0 10-5m，粗 管 的 內(nèi) 半 徑 rB 2.0 10-4m。 設 水 能 完 全 潤 濕 玻 璃 管 壁 ，

34、且 巳 知 水 的 表 面 張 力 系 數(shù) 73 10-3N m, 試 求 左 右 兩 管 水 面 的 高 度 差 h。； ； ghr B AB 0B A0A PP ;cos2PP rcos2PP cmrrgh BA 3.22112 氣 體 栓 塞 現(xiàn) 象 和 懸 著 水毛 細 現(xiàn) 象 在 科 學 技 術 和 日 常 生 活 中 都 有 著 重 要 作 用 。l在 工 程 技 術 中 利 用 毛 細 管 現(xiàn) 象 可 使 潤 滑 油 通 過 孔 隙 進 入 機器 零 件 中 潤 滑 機 器 ；l動 物 體 內(nèi) 的 微 血 管 及 植 物 體 內(nèi) 的 導 管 都 可 視 為 很 細 的 毛 細管

35、， 故 毛 細 現(xiàn) 象 在 生 理 學 的 研 究 中 亦 起 著 很 重 要 的 作 用 。 一 、 毛 細 管 的 氣 體 栓 塞 現(xiàn) 象 如 圖 ， 毛 細 管 中 有 一 段 液 體 ， 液 體 左 右 兩 端 壓 強 相 等 ,形 成 對 稱 的 彎 液 面 ， 欲 使 液 柱 向 右 移 動 ， 則 在 左 側 加 一 壓強 P， 這 時 兩 側 液 面 形 狀 改 變 ， 右 側 曲 率 半 徑 增 大 , 左側 曲 率 半 徑 減 小 ， 產(chǎn) 生 向 左 的 附 加 壓 強 差 ps來 抵 抗 P ,當 P 達 到 一 定 程 度 時 ， 液 柱 才 能 移 動 。 當 毛 細

36、 管 中 有 很 多 氣 泡 ，則 外 加 幾 個 大 氣 壓 都 不 能 使液 柱 移 動 ， 形 成 栓 塞 , 稱 氣體 栓 塞 現(xiàn) 象 。 p ppP+p （ 1） 肌 注 、 輸 液 、 輸 血 時 要 防 止 氣 泡 進 入 。3、 要 注 意 避 免 氣 體 栓 塞（ 2） 人 員 從 高 壓 環(huán) 境 中 脫 離 時 （ 如 ： 潛 水員 由 深 水 上 浮 ） ， 應 采 取 減 壓 緩 沖 措 施 ，避 免 血 管 中 氣 泡 形 成 。（ 3） 植 物 體 內(nèi) 輸 送 營 養(yǎng) 液 的 導 管 很 細 ， 若溫 度 突 然 升 高 ， 溶 解 在 液 汁 中 的 氣 體 會

37、析 出形 成 氣 泡 ， 導 管 栓 塞 ， 一 部 分 枝 葉 因 缺 乏 營養(yǎng) 液 的 補 充 而 凋 萎 。 小 結一 、 表 面 張 力1. 表 面 張 力 : f =l 2. 表 面 能 : SE 二 、 彎 曲 液 面 的 附 加 壓 強1. 平 液 面 : 0PP 2.凸 液 面 : sPPP 03.凹 液 面 : sPPP 04.單 球 形 液 面 : RPP RPP 2)()2( 2)()1( 00 ：如 液 中 氣 泡凹 液 面 ：如 氣 中 液 滴凸 液 面5.球 形 液 泡 : RPP 4 外內(nèi) 三 、 潤 濕 與 不 潤 濕 液 體 潤 濕 固 體 ；,2 。液 體 完 全 潤 濕 固 體，0 液 體 不 潤 濕 固 體 ；,2 。液 體 完 全 不 潤 濕 固 體， 四 、 毛 細 現(xiàn) 象(1)液 體 潤 濕 管 壁 : grgRh cos22 (2)液 體 不 潤 濕 管 壁 : grgRh cos22 r2R2 ggh ，完 全 不 潤 濕 ， r2R20 ggh ，完 全 潤 濕 ，