液體的表面現象總復習課件

第3章液體的表面現象

復習教師：陳瑩瑩2023年9月6日理學院應用物理系1第3章液體的表面現象

復習教師：陳瑩瑩2023年8月3日1目錄

第1節(jié)：液體的表面張力第4節(jié)：蒸發(fā)與凝結2023年9月6日理學院應用物理系2第2節(jié)：彎曲液面的附加壓強第3節(jié)：毛細現象目錄第1節(jié)：液體的表面張力第4節(jié)：蒸發(fā)與凝結202液體分子間作用力顯著，宏觀上表現為不易壓縮性，液體分子在平衡位置附近做振動和在液體內移動。定居時間：液體分子在每一個平衡位置上振動的時間。2023年9月6日理學院應用物理系31.1

液體的微觀結構說明不同液體，隨著溫度、壓強的不同，定居時間不同。當外力作用時間大于定居時間表現為液體的流動性

當外力作用時間小于定居時間表現為固體特有的彈性形變、脆性斷裂等力學現象液體分子間作用力顯著，宏觀上表現為不易壓縮性3

液體表面像張緊的彈性薄膜一樣，具有使液體表面收縮至最小的趨勢。

液體表面具有收縮作用的力，稱為液體的表面張力。1.2

液體的表面張力現象及其微觀本質液體的表面張力現象2023年9月6日理學院應用物理系4液體表面像張緊的彈性薄膜一樣，具有使液體表面41.2

液體的表面張力現象及其微觀本質液體表面張力的微觀本質2023年9月6日理學院應用物理系5從力的角度看，在宏觀上就呈現為表面張力。液體表面層分子比液體內部分子的相互作用勢能大。

由勢能最小原則，在沒有外力影響下，液體應處于表面積最小的狀態(tài)。即液面具有收縮趨勢，就像繃緊的膜。液體表面張力的微觀本質2023年8月3日理學院應用物理系5從力的角度定義

α稱為表面張力系數，表示單位長度直線兩旁液面的相互作用拉力，單位為N·m-1。1.3

表面張力系數2023年9月6日理學院應用物理系6α表示液面增加單位表面積時，外力所需做的功。從做功的角度定義α表示液面增加單位表面積所增加的表面能。從表面能的角度定義從力的角度定義α稱為表面張力系數，表示單位長度直線兩6（1）不同液體的表面張力系數不同，密度小、容易蒸發(fā)的液體表面張力系數小。（2）同一種液體的表面張力系數與溫度有關，溫度越高，表面張力系數越小。（3）液體表面張力系數與相鄰物質的性質有關。（4）表面張力系數與液體中的雜質有關。1.3

表面張力系數表面張力系數的基本性質2023年9月6日理學院應用物理系7（1）不同液體的表面張力系數不同，密度小、容易蒸發(fā)的液7例半徑為r=2×10-3mm的許多小水滴融合成一半徑為R=2mm的大水滴時(水滴呈球狀，水的表面張力系數α=73×10-3N·m-1保持不變)，求所釋放出的能量。解大水滴的面積為設小水滴數目為n，n個小水滴的總面積為在融合過程中，小水滴的總體積與大水滴的體積相同，則

表面張力系數融合過程中釋放的能量源于表面積減少釋放的表面能

則1.3

表面張力系數2023年9月6日理學院應用物理系8例半徑為r=2×10-3mm的許多小水滴融合成一半徑為R=8與水接觸的油的表面張力系數a=1.8×10-2N·m-1，為了使1.0×10-3kg的油滴在水內散布成半徑r=10-6m小油滴（a不變，油的密度為ρ=900kg·m-3），需要做多少功？例設一個半徑為R的大油滴散布成N個小油滴，表面積增加，因而所需作的功為解油的質量m

不變，則可得：1.3

表面張力系數2023年9月6日理學院應用物理系9與水接觸的油的表面張力系數a=1.8×10-2N·m-19目錄第1節(jié)：液體的表面張力第4節(jié)：蒸發(fā)與凝結2023年9月6日理學院應用物理系10

第2節(jié)：彎曲液面的附加壓強第3節(jié)：毛細現象目錄第1節(jié)：液體的表面張力第4節(jié)：蒸發(fā)與凝結2010對于彎曲液面來說，由于液體表面張力的存在，在靠近液面的兩側就形成壓強差，稱為附加壓強。其中為液面內側的壓強，為液面外側的壓強。2.1

彎曲液面的附加壓強2023年9月6日理學院應用物理系11注意：附加壓強正負，與方向無關，僅表示液面內外壓強的

大小關系。對于彎曲液面來說，由于液體表面張力的存在，在11表面張力的合力f合的方向指向液面內，與P0方向相同fΔsPsP2凹液面PsP3凸液面f表面張力的合力f合的方向指向空氣，與P3方向相同ffP0ΔsP02.1

彎曲液面的附加壓強2023年9月6日理學院應用物理系12表面張力的合力f合的方向指向液面內，與P0方12

球形液面的附加壓強與表面張力系數成正比，與液面的曲率半徑成反比。同理可證，對凹形液面2.2

球形液面的附加壓強附加壓強與表面張力的定量關系2023年9月6日理學院應用物理系13df//df⊥dfrABCRdl球形液面的附加壓強與表面張力系數成正比，與液13RCAB球形液泡內氣體的壓強為2.2

球形液面的附加壓強球形液膜附加壓強與表面張力的定量關系2023年9月6日理學院應用物理系14如果液面外大氣壓為P0，在平衡狀態(tài)下，球形液面內液體壓強為凹形液面內液體壓強為RCAB球形液泡內氣體的壓強為球形液膜附加壓強與表面張力的定14例求如圖所示的裝置中，連通管活塞關閉，左右兩端吹成一大一小兩個氣泡。（假設肥皂薄膜厚度為定值）如果打開連通管，氣體會怎么運動？解由肥皂泡內外氣體壓強差打開連通管后氣體將從B

流向A

。

由于

所以那么形成B的肥皂薄膜最后會不會流經連通管，最后到達A？2.2

球形液面的附加壓強2023年9月6日理學院應用物理系15例求如圖所示的裝置中，連通管活塞關閉，左右兩端吹成一大一小兩15目錄第1節(jié)：液體的表面張力第4節(jié)：蒸發(fā)與凝結2023年9月6日理學院應用物理系16第2節(jié)：彎曲液面的附加壓強

第3節(jié)：毛細現象目錄第1節(jié)：液體的表面張力第4節(jié)：蒸發(fā)與凝結2016

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，固體表面經過液體內部與液體表面所夾的角，通常用

表示。當時，液體潤濕固體；當時，液體不潤濕固體。當時，液體完全潤濕固體；當時，液體完全不潤濕固體。q潤濕q不潤濕3.1

潤濕和不潤濕2023年9月6日理學院應用物理系17

潤濕和不潤濕取決于液體和固體的性質，是由附著層分子力引起的。液體對固體的潤濕程度由接觸角來表示。17

毛細現象是由于潤濕或不潤濕現象和液體表面張力共同作用引起的。固體液體如果液體對固體潤濕，則形成凹液面。附加壓強向上，管內液面升高，產生毛細現象。固體液體如果液體對固體不潤濕，則形成凸液面，附加壓強向下，管內液面降低，產生毛細現象。

3.2

毛細現象毛細現象產生的原因2023年9月6日理學院應用物理系18毛細現象是由于潤濕或不潤濕現象和液體表面張力183.2

毛細現象Rrhθ2023年9月6日理學院應用物理系19毛細管中液面上升或下降的高度說明若液體不潤濕管壁，則可得，管內液面下降。在完全潤濕或完全不潤濕的情況下，

=0或

=

，則：

——上升或下降的最大值Rrhθ2023年8月3日理學院應用物理