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1、第五章 液体的表面性质,物理学,文理学院物理系 李耀维,4、表面分子受力不对称,第五章 液体的表面性质,1、不易压缩，具有流动性,2、分子间距离较近,3、分子排列近程有序,液体的基本性质,3、表面张力：,52 表面张力与表面能,一、表面张力现象,1、现象：液体与气体接触的表面，有收缩成 最小的趋势。,2、演示：,促使液面收缩得力,/ 液面，周界（液 面的边缘）,二、表面张力现象的微观解释,1、分子力的特点,：斥力,：引力,有效直径：,有效作用半径：,51 表面张力与表面能,合力,斥力,引力,6、微观力与宏观力的关系,3、表面层：,4、表面能：表面层分子势能内部分子势 能，形成表面能。,5、形成
2、表面张力 系统以势能最小的状态最稳定，液体有 尽量缩小其表面的趋势，宏观表面为表面张力。,球内分子引力，,分子作用球,51 表面张力与表面能,2、分子作用球：半径：R、,二、表面张力现象的微观解释,球外分子无作用力。,表面层分子受力：合力向下。,三、表面张力系数的定义,1、由表面张力定义,2、由表面能定义,:表面张力系数：垂直作用到单位长度 周界上的表面张力 ，单位:牛/米(N/m）,:表面张力系数：液体增加单位表面时所增加表面能， 单位：焦耳/米2（ ）,51 表面张力与表面能,部分液体的表面张力系数,四、影响表面张力系数的因素,1、液体的成份与性质 2、温度,51 表面张力与表面能,3、界
3、面物质 4、杂质：掺入表面活性物质,4、PS的特点：PS的方向总是指向弯曲液面的曲率中心。,52 弯曲液面的附加压强,一、附加压强形成的物理过程,表面能增量,2、液滴表面能增量,液滴表面积增量,3、由功能原理,得,二、附加压强PS与 、R的关系（功能原理） 1、小液滴由 R R+dR 外力作功,52弯曲液面的附加压强,三、球型液膜内外压强差,例1、求球形液膜内外压强差,则,注意：弯曲液面的附加压强与液面层数有关，实际应用时 要区分单层液面与双层液膜。,例2,52 弯曲液面的附加压强,54 润湿不润湿，毛细现象,一、润湿与不润湿现象,1、现象 水玻璃：润湿 水石蜡：不润湿,2、润湿与不润湿的物理
4、过程,（1）附着层：固液接触处，厚度等R的一层液体,（2）附着层内分子受力与液面形状,3、定量描述,（1）接触角 固液接触处，固体表面与液体表面的切线在 液体内部形成的角。,54 润湿不润湿，毛细现象,二、毛细现象,1、现象：水玻璃管 液面上升 水银玻璃管 液面下降,2、朱伦公式（ ） （1）毛细上升的经过（润湿）,4、掺杂对接触角的影响 （1）润湿剂、清洁剂：使 减小 （2）防水剂：使 增大,54 润湿不润湿，毛细现象,（2）公式推导：,由图,设毛细管半径为r,则,当：,设毛细管半径为r,则,54 润湿不润湿，毛细现象,2、毛细拴塞现象,三、毛细现象的应用,1、土址中的悬着水 （1）土址中的
5、三种水份状态：重力水、吸附水、悬着水 （2）形成悬着水的原因：PS （3）温度的影响：水由高温处向低温处移动,54 润湿不润湿，毛细现象,注意：大小泡问题,第五章 学习要点,一、表面张力 1、概念：表面张力系数的定义 2、影响表面张力系数的因素 二、弯曲液面的附加压强 方向：指向弯曲液面的曲率中心,大小：单层液面 双层液膜,三、润湿不润湿、毛细现象,2、毛细现象,注意：,r：毛细管半径，,中的 ：弯曲液面的曲率半径。,1-5 把一个半径为5cm的金属细圆环从液体中拉出，圆环所在平面与液体表面平行。已知，刚拉出圆环时需用力28.310-3N。若忽略圆环的重力，该液体的表面张力系数为多少?,解：,
6、作用在圆环上的液体表面张力为,解：,1-8 一个大水池水深H10m，在水面下h3m处的侧壁开一个小孔，问 (1)从小孔射出的水流在池底的水平射程R是多少? (2)h为多少时射程最远?最远射程为多少?,解：,1-9 欲用内径为1cm的细水管将地面上内径为2cm的粗水管中的水引到5m高的楼上。已知粗水管中的水压为4105Pa，流速为4ms1。若忽略水的黏滞性，问楼上细水管出口处的流速和压强为多少？,已知,解,3-2,3-4,解：,3-5 已知：,设h1处射程R1与R相同,则,求：R,5-5 已知：,5-6,求：,解：,已知：,求：,解：,解：,5-13 已知：,5-11,求：P,1-4 在水平流管
7、中作稳定流动的理想流体，截面积大的地方流 速_，流速小的地方压强_。,1-5 食用油在水平管道中流动，要使流量增加1倍，管道半径应 增加为 倍。（ ）,( 小、大）,第一章 连续体力学,一、填空题 1-1 理想流体是指 、 、的流体,1-2 描述理想流体稳定流动的两个基本方程是：,1-3 伯努利方程成立的三个条件是：、。,（升温、掺入表面活性物质）,1-7 使液体表面张力系数减小的途径是 或 。,1-8 已知某液体表面张力系数 为 ，则恰好能把一个半径 为R 的细金属圆环从液体中 拉出需用力为 。,1-9 一个半径为2.00102m的肥皂泡 （a = 25.0103 N / m）它的内外压强差
8、为 ， 如果温 度升高，此压强差将 。,二、选择题 1-11 用两根细绳将两轻球吊在同一高度，使两球间距离比较 靠近，然后用一细管向中间吹气，使气流从两球中间通 过，则两球 。 A 将分开 B 将靠拢 C 保持不动 D 以上结论都不对,1-10 两根材料相同的毛细管插入同一液体中，液面上升高度 比为 = 23，两毛细管半径比,A 2.65 B 3.31 C 0.30,1-13两个相同的毛细管，一个插在水里，水上升高度为 ；另 一个插在酒精里，酒精上升高度为 ，管子插入时都是铅 直的，表面张力系数 =7310-3N/m ， =2210-3N/m， 酒精密度 = 0.8g/cm，设两种液体接触角 = 0，则 ： 为 。,1-12 放在地面上的水槽侧面有许多小孔，设水面的高度H维 持恒定，则在_高度处的孔喷出的水射程最远。 A 2H/3 B H/2 C H D H/4,合力,斥力,引力,