液体的表面现象 .ppt

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1、液体的表面现象 1现在学习的是第1页，共42页一.液体具有收缩其表面的性质二.表面张力三.液体表面分子受力及表面能第一节第一节 表面张力和表面能表面张力和表面能2现在学习的是第2页，共42页一.液体具有收缩其表面的性质 荷叶上的水珠、玻璃板上的水银小球、滴药管缓慢流出的液滴都趋于成球形表面张力和表面能3现在学习的是第3页，共42页液体有收缩其表面的趋势,即液体总是力图使其表面收缩到最小.液体的表面类似于一张拉紧的弹性膜，使液面处在有收缩趋向的张力作用下表面张力。（a）（b）表面张力和表面能4现在学习的是第4页，共42页二.表面张力 设想在液体的表面划一条长度为 l 的分界线，将液面分为两部分，

2、这两部分将相互牵引，牵引力即为表面张力，其大小为 f=l其方向与液体表面相切，并与分界线 l 垂直.-表面张力系数，是液体性质的表现.单位:Nm-1对于一定的液体，随温度上升而减小.还与杂质成分及浓度有关.l表面张力和表面能5现在学习的是第5页，共42页三.液体表面分子受力及表面能表面张力起源于液体分子力rf分子力作用半径：分子力能够发生的作用的最大分子间距，r0 10-9米 分子力是使固体、液体分子聚集的主要因素分子力作用球：以分子中心为球心、以分子力作用半径为半径所作的球。r0表面张力和表面能6现在学习的是第6页，共42页三.液体表面分子受力及表面能 AB C球内液体分子分布均匀，合力为零

3、球内液体分子分布不均匀，合力不为零A分子：B、C分子：1.液体的表面层表面层表面张力和表面能7现在学习的是第7页，共42页三.液体表面分子受力及表面能2.表面层的特点 表面层内的分子受到垂直液面指向液体内部的引力 要把液体内部的分子移到表面层中来，就要克服上述引力做功，从而使分子势能增加，即表面层内的分子具有较大的势能表面能。受力能量表面张力和表面能8现在学习的是第8页，共42页任何系统，它的势能有减小到最小的趋势，处于稳定状态。所以液体表面层中的分子有尽量挤入液体内部的趋势，从而使表面层面积有尽可能缩小的趋势，宏观表现为表面张力。3.表面能 液体表面层分子比内部分子所多出的势能总和。表面张力

4、和表面能9现在学习的是第9页，共42页四.表面张力系数与表面能的关系lMN金属框 滑动金属丝MNF=2 l外力做功 W=F x=2 lx=S=E液膜 外力FSESW 2 lFx表面张力和表面能10现在学习的是第10页，共42页例 求当半径r=2.0*10-6m的许多小水滴融合成一个半径R=2.0*10-3m的大水滴时,所释放的能量.水的表面张力系数,=7.3*10-2N/m3.7*10-3 J11现在学习的是第11页，共42页第二节 弯曲液面的附加压强一.水平液面的附加压强二.球形凸液面的附加压强三.球形凹液面的附加压强 五.典型应用连通的气泡 四.球形液膜12现在学习的是第12页，共42页f

5、fp0pffp0pffp0p表面张力 f 通过分析一小块液面的平衡条件讨论不同弯曲程度的液面产生的压强差液面外部的大气压强 p0液体内部压强 p三力平衡第二节 弯曲液面的附加压强13现在学习的是第13页，共42页附加压强:液体表面存在着张力，若液面弯曲，表面张力与弯曲液面相切，使得弯曲液面凹侧压强较大，液面内外压强不相等，存在压强差，称为弯曲液面附加压强。0pppis其中，ps-附加压强，pi-液体内部压强，po-液体外部压强14现在学习的是第14页，共42页f=0 p0=p液面不产生附加压强讨论无厚度液面ffp0p p0=p p0=p一.水平液面的附加压强弯曲液面的附加压强15现在学习的是第

6、15页，共42页ffp0pSrff1f2 f=l f1=l sin f2=l cos f2=f2=0 f=f1=f1=l sin Rr sin lsinRrf 22f 0 p0+ps=ppsrRr2f SR二.球形凸液面的附加压强弯曲液面的附加压强16现在学习的是第16页，共42页凸液面产生指向液体内部附加压强ffp0pSrff1f2 RSfps 21psRRrrSfps 22221Rrf 22二.球形凸液面的附加压强弯曲液面的附加压强17现在学习的是第17页，共42页 f=2 l f1=2 l sin f2=2 l cos Rrf 22f 0 p0-ps=pffp0prff1f2 R SRS

7、fps 21ps凹液面产生指向液体外部附加压强三.球形凹液面的附加压强弯曲液面的附加压强18现在学习的是第18页，共42页第二节 弯曲液面的附加压强ffp0pffp0pffp0p不产生附加压强ps 球形凹液面指向液体外部 球形凸液面指向液体内部 水平液面产生附加压强Rps 2ps19现在学习的是第19页，共42页pspsp0piR1R2pB22RppoB12RppiBRRR21Rppoi4so 四.球形液膜弯曲液面的附加压强20现在学习的是第20页，共42页第二节 弯曲液面的附加压强P1 R2 五.典型应用连通的气泡弯曲液面的附加压强Rppoi421现在学习的是第21页，共42页例题 课本 p

8、97 5-1222现在学习的是第22页，共42页三.气体栓塞一.润湿现象二.毛细现象以下不讲以下不讲 第三节第三节 毛细现象毛细现象23现在学习的是第23页，共42页24现在学习的是第24页，共42页一.润湿现象现象原因 附着层内的分子所受分子力不对称附着层润湿不润湿附着力内聚力毛细现象25现在学习的是第25页，共42页接触角 固体与液体接触处，固体表面与液体表面的切线所夹的通过液体内部的角 90不润湿 =0完全润湿 =180完全不润湿 一.润湿现象毛细现象26现在学习的是第26页，共42页h二.毛细现象27现在学习的是第27页，共42页二.毛细现象现象原因hh 将毛细管插入液体中，管中的液面

9、会上升或下降。润湿与不润湿现象造成了弯曲液面，从而产生了附加压强，在其作用下液面上升或下降。润湿不润湿毛细现象28现在学习的是第28页，共42页二.毛细现象分析hABCRppA 20Rr pC=p0 pB =pA+gh=pCgRh 2r cosrRgrh cos202 Rgh润湿情况毛细现象29现在学习的是第29页，共42页hABCR二.毛细现象分析RppA 20 pA =pB=gh+pC不润湿情况grh cos2 pC=p0讨论与 成正比;与 r 成反比，管子越细，毛细现象越明显。r毛细现象30现在学习的是第30页，共42页三.气体栓塞现象原因 润湿液体在细管中流动时，管中气泡多时就可能将管

10、子阻塞，使流动受阻。气泡表面的弯曲液膜所产生的附加压强。毛细现象31现在学习的是第31页，共42页三.气体栓塞毛细现象 液体在细管中流动时,如果管中有气泡,液体的流动将会受到阻碍,气泡多时可发生阻塞,这种现象称为液柱不动pppp32现在学习的是第32页，共42页pp当 时pp左p右p右左pppppppp左右 pp液柱开始移动33现在学习的是第33页，共42页pn液柱开始移动p p2 p3 p 有几个气泡，就产生几个 P的阻力，若总压强差不足以克服这种阻力，就不能推动气泡和液柱一起波动，从而形成栓塞。Rps 2管子越细，气泡曲率越小，也就越容易产生栓塞。34现在学习的是第34页，共42页三.气体

11、栓塞输液管中的气泡会造成栓塞从而影响输液速度；微血管中若出现气泡很容易形成栓塞 潜水员从深水处上升、患者从高压氧舱中出来，都要有适当的缓冲时间，以防在高压时溶解于血液中的过量气体迅速释放，在微血管中造成栓塞。实际意义毛细现象35现在学习的是第35页，共42页一.表面活性物质二.吸附三.肺泡的表面张力Bujiang 第四节第四节 表面活性物质表面活性物质36现在学习的是第36页，共42页一.表面活性物质表面张力系数 与杂质的加入有关 加入后能够降低液体表面张力系数的物质 水的表面活性物质有肥皂、胆碱、蛋黄素等 加入后能够增加液体表面张力系数的物质 水的表面活性物质有氯化钠、糖类、淀粉等 表面活性

12、物质表面非活性物质表面活性物质37现在学习的是第37页，共42页一.表面活性物质 表面活性物质溶入液体后，溶剂分子对溶质分子的引力要小于溶剂分子之间的引力，使得溶剂分子更易进入液体内部而溶质分子在表面层中的浓度增大使表面能趋于最小。少量表面活性物质就可以在很大程度上影响液体表面的性质 而表面非活性物质要溶入液体后，这些物质的分子将尽可能地离开表面层，进入液体内部，结果使液体内部溶质的浓度比表面层中的大使表面能趋于最小。毛细现象38现在学习的是第38页，共42页固体也具有把表面能减到最小的趋势。二.吸附 固体通过在表面吸上一层表面活性物质（表面能小）的分子来达到这一目的。气体或液体分子附着在固体

13、表面的现象称为吸附。固体的吸附能力与其表面面积成正比，随温度的增加而减弱。医学中利用粉状的白陶土或活性炭吸附胃肠道中的细菌、色素及食物分解出来的毒素。毛细现象39现在学习的是第39页，共42页三.肺泡的表面张力肺支气管小支气管气管囊 状 气 室肺泡（小气囊）肺泡是呼吸过程中气体交换的场所毛细现象40现在学习的是第40页，共42页三.肺泡的表面张力P1P0吸气时，要求 P1 P0胸腔扩张可以形成1.21.3kPa的负压；球形肺泡表面粘性组织液所产生的附加压强为kParp2105.005.0224 肺泡靠分泌一种表面活性物质（磷脂类物质），控制调节肺泡的表面张力系数、肺泡的附加压强，以维持肺泡大小不同时工作的稳定性，使呼吸得以正常进行。毛细现象41现在学习的是第41页，共42页三.肺泡的表面张力P1 P2结果是大泡越大，小泡越小。表面活性物质缺乏，则很多肺泡将因大小不等而无法稳定，易于发生肺不张症。胎儿的肺泡是闭合的，临产时，肺泡壁分泌表面活性物质，以降低表面张力，但新生儿仍需以大声啼哭的强烈动作进行第一次呼吸来克服肺泡的表面张力，以获得新生。毛细现象42现在学习的是第42页，共42页