液体表面张力 毛细现象.pptx

第1页/共22页昆 虫 在 水 面 上 行 走第2页/共22页Surface tension：Robert Anderson 光的干涉条纹显示水面高度的微小变化第3页/共22页蚊子蚊子靠纳靠纳米米结构练结构练就水上漂就水上漂A ROBOT WALKING ON WATER第4页/共22页结论：水面是一张有弹性的结论：水面是一张有弹性的膜膜如何产生的？第5页/共22页二、液体的表面张力现象及微观本质 液体表面像张紧的弹性膜一样，具有收缩的趋势。（1 1）毛笔尖入水散开，出水毛聚合；（2 2）蚊子能够站在水面上；（3 3）钢针能够放在水面上；（4 4）荷花上的水珠呈球形；（5 5）肥皂膜的收缩；液体表面具有收缩趋势的力，这种存在于液体表面上的张力称为表面张力。说明：力的作用是均匀分布的，力的方向与液面相切；液面收缩至最小。第6页/共22页3.1 液体的表面张力液体的表面张力一、液体的微观结构 液体分子间作用力显著。宏观上表现为不易压缩性。液体分子在平衡位置附近做振动和在液体内移动。在液体与气体的分界面处、厚度等于分子有效作用半径的那层液体，称为液体的表面（层）。汽汽表面层表面层液体液体表面层是一个厚表面层是一个厚度大概为度大概为10-9m的薄层，液体分的薄层，液体分子间距比较大子间距比较大第7页/共22页（1）液面收缩的微观解释）液面收缩的微观解释1、从分子力的角度，、从分子力的角度，r r0 0F FF F0 0r rB分子合力表现为分子合力表现为_垂直指向液体内部的垂直指向液体内部的吸引力F引第8页/共22页分子之间存在引力，液体内部每一个分子都受到周围分子的引力，处于平衡状态。但边界处的分子只受到内部分子的引力，呈收缩趋势，存在一种张力。荷叶上的水滴、浮在水面上的硬币就是表面张力的作用。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。其起因实际上是界面所造成的不对称 液体表面所接触的有固体和气体第9页/共22页液体表面层分子比液体内部分子的相互作用势能大：由势能最小原则可知，在没有外力影响下，液体应处于表面积最小的状态。从力的角度看，就是有表面张力存在。所受合外力指向液体内部，因此有向液体内部运动的趋势。AfL第10页/共22页2、表面张力系数的基本性质（1 1）不同液体的表面张力系数不同，密度小、容易蒸发的）不同液体的表面张力系数不同，密度小、容易蒸发的液体表面张力系数小。液体表面张力系数小。（2 2）同一种液体的表面张力系数与）同一种液体的表面张力系数与温度温度有关，温度越高，有关，温度越高，表面张力系数越小。表面张力系数越小。（3 3）液体表面张力系数与）液体表面张力系数与相邻物质的性质相邻物质的性质有关。有关。（4 4）表面张力系数与）表面张力系数与液体中的杂质液体中的杂质有关。有关。第11页/共22页不不 沾沾 湿湿第12页/共22页一、润湿和不润湿附着层：在液体与固体接触面上厚度为液体分子有效作用半径的液体层。由附着层内的分子力引起润湿不润湿内聚力：液体内部分子对附着层内液体分子的吸引力附着力：固体分子对附着层内液体分子的吸引力 润湿和不润湿决定于液体和固体的性质。第13页/共22页内聚力内聚力大于大于附着力附着力A不润湿不润湿内聚力内聚力小于小于附着力附着力A润湿润湿 液体对固体的润湿程度由接触角来表示。接触角：在液、固体接触时，固体表面经过液体内部与液体表面所夹的角，通常用q q 来表示。液体润湿固体；当 时，当 时，液体不润湿固体；当 时，液体完全润湿固体；当 时，液体完全不润湿固体；q q润湿润湿q q不润湿不润湿第14页/共22页从能量角度解释不润湿 对于附着层内任意一分子 A，当内聚力大于附着力时，A 分子受到的合力 f 垂直于附着层指向液体内部。Af液体液体固固体体 液体分子从液体内部运动到附着层内分子间作用力做负功（即分子势能增大），附着层内分子势能比液体内部分子势能大。根据平衡态势能最小的原则，附着层内的分子要尽量挤入液体内（即尽量处于低势能态），结果附着层收缩，表现为液体不润湿固体。第15页/共22页 当内聚力小于附着力时，附着层内的分子 A 受到的合力 f 垂直于附着层指向固体表面。从能量角度解释润湿Af液体液体固固体体 液体分子从液体内部运动到附着层内分子间作用力做正功（即分子势能减小），使得附着层内分子势能比液体内部分子势能小。液体内部的分子要尽量挤入附着层，结果附着层扩展，表现为液体润湿固体。第16页/共22页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液体对固体的沾湿和不沾湿柴油对铁皮的沾湿：柴油对铁皮的沾湿：危害与防治危害与防治第17页/共22页二、毛细现象 将细的管插入液体中，如果液体润湿管壁，液面成凹液面，液体将在管内升高；如果液体不润湿管壁，液面成凸液面，液体将在管内下降。这种现象称为毛细现象。hh能够产生毛细现象的细管称为毛细管。第18页/共22页1、毛细现象产生的原因 毛细现象是由于润湿或不润湿现象和液体表面张力共同作用引起的。固固体体液体液体如果液体对固体润湿，则接触角为锐角。固固体体液体液体h如果液体对固体不润湿，则接触角为钝角。h 容器口容器口径非常小，径非常小，附加压强的附加压强的存在将使存在将使管管内液面升高内液面升高，产生产生毛细现毛细现象象。容器口容器口径很小，附径很小，附加压强的存加压强的存在将使在将使管内管内液面降低液面降低，产生产生毛细现毛细现象象。第19页/共22页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，留留下下矿物质，引起土地盐碱化。矿物质，引起土地盐碱化。植树、治沙与土地荒漠化植树、治沙与土地荒漠化第20页/共22页土地的盐碱化源于毛细现象抽吸地下水第21页/共22页感谢您的观看！第22页/共22页