第五章液體的表面性質物理學文理學院物理系李耀維整理課件第五章液體的表面性質物理學文理學院物理系14、表面分子受力不對稱

第五章液體的表面性質1、不易壓縮，具有流動性2、分子間距離較近3、分子排列近程有序液體的基本性質整理課件4、表面分子受力不對稱第五章液體的表面性質1、不易壓縮23、表面張力：§5—2表面張力與表面能一、表面張力現象1、現象：液體與氣體接觸的表面，有收縮成最小的趨勢。2、演示：促使液面收縮得力//液面，⊥周界（液面的邊緣）整理課件3、表面張力：§5—2表面張力與表面能一、表面張力現象13二、表面張力現象的微觀解釋1、分子力的特點：斥力：引力

有效直徑：有效作用半徑：§5—1表面張力與表面能合力斥力引力整理課件二、表面張力現象的微觀解釋1、分子力的特點：斥力：引力有效4表面層6、微觀力與宏觀力的關系3、表面層：4、表面能：表面層分子勢能＞內部分子勢能，形成表面能。5、形成表面張力

系統以勢能最小的狀態最穩定，液體有盡量縮小其表面的趨勢，宏觀表面為表面張力。球內分子引力，分子作用球§5—1表面張力與表面能2、分子作用球：半徑：R、二、表面張力現象的微觀解釋球外分子無作用力。表面層分子受力：合力向下。整理課件表面層6、微觀力與宏觀力的關系3、表面層：4、表面能：表面層5三、表面張力系數的定義1、由表面張力定義2、由表面能定義:表面張力系數：垂直作用到單位長度周界上的表面張力，單位:牛/米(N/m）:表面張力系數：液體增加單位表面時所增加表面能，

單位：焦耳/米2（）§5—1表面張力與表面能整理課件三、表面張力系數的定義1、由表面張力定義2、由表面能定義:表6物質水水水汞汞界面物質溫度空氣2072.8空氣4069.6醚2012.2空氣20490水20420物質菜油乙醚酒精皂液血液界面物質溫度空氣2027.3空氣2017.0空氣2022.3空氣

20

25.2空氣

37

40--50部分液體的表面張力系數四、影響表面張力系數的因素1、液體的成份與性質2、溫度

§5—1表面張力與表面能3、界面物質 4、雜質：摻入表面活性物質整理課件物質水水水74、PS的特點：PS的方向總是指向彎曲液面的曲率中心。§5—2彎曲液面的附加壓強一、附加壓強形成的物理過程1、水平液面表面張力平衡2、凸液面f￠3、凹液面f→PS

P=P0-PS整理課件4、PS的特點：PS的方向總是指向彎曲液面的曲率中心。§5—8表面能增量2、液滴表面能增量液滴表面積增量3、由功能原理

得球形凹液面內壓強則：球形凸液面內壓強二、附加壓強PS與、R的關系（功能原理）1、小液滴由R→R+dR外力作功§5—2彎曲液面的附加壓強整理課件表面能增量2、液滴表面能增量液滴表面積增量3、由功能原理得9三、球型液膜內外壓強差例1、求球形液膜內外壓強差則注意：彎曲液面的附加壓強與液面層數有關，實際應用時要區分單層液面與雙層液膜。例2空氣由§5—2彎曲液面的附加壓強整理課件三、球型液膜內外壓強差例1、求球形液膜內外壓強差則注意：彎曲10§5—4潤濕不潤濕，毛細現象一、潤濕與不潤濕現象1、現象水——玻璃：潤濕水——石蠟：不潤濕2、潤濕與不潤濕的物理過程（1）附著層：固液接觸處，厚度等R的一層液體（2）附著層內分子受力與液面形狀附著層內聚力附著力凹液面凹液面凸液面整理課件§5—4潤濕不潤濕，毛細現象一、潤濕與不潤濕現象1、現象113、定量描述（1）接觸角固液接觸處，固體表面與液體表面的切線在 液體內部形成的角。（2）潤濕：

完全潤濕：不潤濕完全不潤濕§5—4潤濕不潤濕，毛細現象整理課件3、定量描述（1）接觸角固液接觸處，固體表面與液體表面12二、毛細現象1、現象：水—玻璃管液面上升水銀—玻璃管液面下降2、朱倫公式（）（1）毛細上升的經過（潤濕）4、摻雜對接觸角的影響（1）潤濕劑、清潔劑：使減小（2）防水劑：使增大§5—4潤濕不潤濕，毛細現象液面升高潤濕→凹液面→向上整理課件二、毛細現象1、現象：水—玻璃管液面上升2、朱倫公式13（2）公式推導：由圖設毛細管半徑為r,則當：當：或設毛細管半徑為r,則§5—4潤濕不潤濕，毛細現象整理課件（2）公式推導：由圖設毛細管半徑為r,則當：當：或設毛細管半142、毛細拴塞現象三、毛細現象的應用1、土址中的懸著水（1）土址中的三種水份狀態：重力水、吸附水、懸著水（2）形成懸著水的原因：PS（3）溫度的影響：水由高溫處向低溫處移動§5—4潤濕不潤濕，毛細現象整理課件2、毛細拴塞現象三、毛細現象的應用1、土址中的懸著水§5—415注意：大小泡問題第五章學習要點一、表面張力1、概念：表面張力系數的定義2、影響表面張力系數的因素二、彎曲液面的附加壓強方向：指向彎曲液面的曲率中心大小：單層液面雙層液膜整理課件注意：大小泡問題第五章學習要點一、表面張力大小：單層液面16三、潤濕不潤濕、毛細現象1、潤濕不潤濕2、毛細現象注意：r：毛細管半徑，中的：彎曲液面的曲率半徑。整理課件三、潤濕不潤濕、毛細現象1、潤濕不潤濕2、毛細現象注意：r：171-5把一個半徑為5cm的金屬細圓環從液體中拉出，圓環所在平面與液體表面平行。已知，剛拉出圓環時需用力28.3×10-3N。若忽略圓環的重力，該液體的表面張力系數為多少?解：作用在圓環上的液體表面張力為整理課件1-5把一個半徑為5cm的金屬細圓環從液體中拉出，圓環所18 。問要使樹液達到樹木的頂部，高為20m的樹木所需本質部導管的最大半徑為多少?1-7假定樹木的本質部導管為均勻的圓柱體，樹液完全依靠毛細現象而上升，接觸角為45o，樹液的表面張力系數解：整理課件 。問要使樹液達到樹木的頂部，高為20191-8一個大水池水深H＝10m，在水面下h＝3m處的側壁開一個小孔，問(1)從小孔射出的水流在池底的水平射程R是多少?(2)h為多少時射程最遠?最遠射程為多少?解：整理課件1-8一個大水池水深H＝10m，在水面下h＝3m處的側壁20未知1-9欲用內徑為1cm的細水管將地面上內徑為2cm的粗水管中的水引到5m高的樓上。已知粗水管中的水壓為4×105Pa，流速為4m·s－1。若忽略水的黏滯性，問樓上細水管出口處的流速和壓強為多少？已知解整理課件未知1-9欲用內徑為1cm的細水管將地面上內徑為2cm的21已知3-23-4{整理課件已知3-23-4{整理課件22解：3-5已知：設h1處射程R1與R相同,則求：R整理課件解：3-5已知：設h1處射程R1與R相同,則求：R整理課235-5已知：5-6求：解：已知：求：解：整理課件5-5已知：5-6求：解：已知：求：解：整理課件24解：5-13已知：5-11求：P整理課件解：5-135-11求：P整理課件251-4在水平流管中作穩定流動的理想流體，截面積大的地方流速______，流速小的地方壓強______。1-5食用油在水平管道中流動，要使流量增加1倍，管道半徑應增加為

倍。（）(小、大）

第一章連續體力學一、填空題1-1理想流體是指

、、————的流體

1-2描述理想流體穩定流動的兩個基本方程是：1-3伯努利方程成立的三個條件是：——、——、——。整理課件1-4在水平流管中作穩定流動的理想流體，截面積大的地方流126（升溫、摻入表面活性物質）1-7

使液體表面張力系數減小的途徑是

或

。1-8已知某液體表面張力系數為，則恰好能把一個半徑為R的細金屬圓環從液體中拉出需用力為

。整理課件（升溫、摻入表面活性物質）1-7使液體表面張力系數減小的途271-9一個半徑為2.00×10—2m的肥皂泡（a=25.0×10—3N/m）它的內外壓強差為

，如果溫度升高，此壓強差將

。二、選擇題1-11用兩根細繩將兩輕球吊在同一高度，使兩球間距離比較靠近，然后用一細管向中間吹氣，使氣流從兩球中間通過，則兩球

。A將分開B將靠攏C保持不動D以上結論都不對1-10兩根材料相同的毛細管插入同一液體中，液面上升高度比為=2﹕3，兩毛細管半徑比﹕

﹕整理課件1-9一個半徑為2.00×10—2m的肥皂泡二、選擇題128A2.65B3.31C0.301-13兩個相同的毛細管，一個插在水里，水上升高度為；另一個插在酒精里，酒精上升高度為，管子插入時都是鉛直的，表面張力系數=73×10-3N/m，=22×10-3N/m，酒精密度=0.8g/cm，設兩種液體接觸角=0，則：為

。1-12放在地面上的水槽側面有許多小孔，設水面的高度H維持恒定，則在________高度處的孔噴出的水射程最遠。A2H/3BH/2CHDH/4整理課件A2.65B3.3129合力斥力引力合力斥力引力整理課件合力斥力引力合力斥力引力整理課件30整理課件整理課件31第五章液體的表面性質物理學文理學院物理系李耀維整理課件第五章液體的表面性質物理學文理學院物理系324、表面分子受力不對稱

第五章液體的表面性質1、不易壓縮，具有流動性2、分子間距離較近3、分子排列近程有序液體的基本性質整理課件4、表面分子受力不對稱第五章液體的表面性質1、不易壓縮333、表面張力：§5—2表面張力與表面能一、表面張力現象1、現象：液體與氣體接觸的表面，有收縮成最小的趨勢。2、演示：促使液面收縮得力//液面，⊥周界（液面的邊緣）整理課件3、表面張力：§5—2表面張力與表面能一、表面張力現象134二、表面張力現象的微觀解釋1、分子力的特點：斥力：引力

有效直徑：有效作用半徑：§5—1表面張力與表面能合力斥力引力整理課件二、表面張力現象的微觀解釋1、分子力的特點：斥力：引力有效35表面層6、微觀力與宏觀力的關系3、表面層：4、表面能：表面層分子勢能＞內部分子勢能，形成表面能。5、形成表面張力

系統以勢能最小的狀態最穩定，液體有盡量縮小其表面的趨勢，宏觀表面為表面張力。球內分子引力，分子作用球§5—1表面張力與表面能2、分子作用球：半徑：R、二、表面張力現象的微觀解釋球外分子無作用力。表面層分子受力：合力向下。整理課件表面層6、微觀力與宏觀力的關系3、表面層：4、表面能：表面層36三、表面張力系數的定義1、由表面張力定義2、由表面能定義:表面張力系數：垂直作用到單位長度周界上的表面張力，單位:牛/米(N/m）:表面張力系數：液體增加單位表面時所增加表面能，

單位：焦耳/米2（）§5—1表面張力與表面能整理課件三、表面張力系數的定義1、由表面張力定義2、由表面能定義:表37物質水水水汞汞界面物質溫度空氣2072.8空氣4069.6醚2012.2空氣20490水20420物質菜油乙醚酒精皂液血液界面物質溫度空氣2027.3空氣2017.0空氣2022.3空氣

20

25.2空氣

37

40--50部分液體的表面張力系數四、影響表面張力系數的因素1、液體的成份與性質2、溫度

§5—1表面張力與表面能3、界面物質 4、雜質：摻入表面活性物質整理課件物質水水水384、PS的特點：PS的方向總是指向彎曲液面的曲率中心。§5—2彎曲液面的附加壓強一、附加壓強形成的物理過程1、水平液面表面張力平衡2、凸液面f￠3、凹液面f→PS

P=P0-PS整理課件4、PS的特點：PS的方向總是指向彎曲液面的曲率中心。§5—39表面能增量2、液滴表面能增量液滴表面積增量3、由功能原理

得球形凹液面內壓強則：球形凸液面內壓強二、附加壓強PS與、R的關系（功能原理）1、小液滴由R→R+dR外力作功§5—2彎曲液面的附加壓強整理課件表面能增量2、液滴表面能增量液滴表面積增量3、由功能原理得40三、球型液膜內外壓強差例1、求球形液膜內外壓強差則注意：彎曲液面的附加壓強與液面層數有關，實際應用時要區分單層液面與雙層液膜。例2空氣由§5—2彎曲液面的附加壓強整理課件三、球型液膜內外壓強差例1、求球形液膜內外壓強差則注意：彎曲41§5—4潤濕不潤濕，毛細現象一、潤濕與不潤濕現象1、現象水——玻璃：潤濕水——石蠟：不潤濕2、潤濕與不潤濕的物理過程（1）附著層：固液接觸處，厚度等R的一層液體（2）附著層內分子受力與液面形狀附著層內聚力附著力凹液面凹液面凸液面整理課件§5—4潤濕不潤濕，毛細現象一、潤濕與不潤濕現象1、現象423、定量描述（1）接觸角固液接觸處，固體表面與液體表面的切線在 液體內部形成的角。（2）潤濕：

完全潤濕：不潤濕完全不潤濕§5—4潤濕不潤濕，毛細現象整理課件3、定量描述（1）接觸角固液接觸處，固體表面與液體表面43二、毛細現象1、現象：水—玻璃管液面上升水銀—玻璃管液面下降2、朱倫公式（）（1）毛細上升的經過（潤濕）4、摻雜對接觸角的影響（1）潤濕劑、清潔劑：使減小（2）防水劑：使增大§5—4潤濕不潤濕，毛細現象液面升高潤濕→凹液面→向上整理課件二、毛細現象1、現象：水—玻璃管液面上升2、朱倫公式44（2）公式推導：由圖設毛細管半徑為r,則當：當：或設毛細管半徑為r,則§5—4潤濕不潤濕，毛細現象整理課件（2）公式推導：由圖設毛細管半徑為r,則當：當：或設毛細管半452、毛細拴塞現象三、毛細現象的應用1、土址中的懸著水（1）土址中的三種水份狀態：重力水、吸附水、懸著水（2）形成懸著水的原因：PS（3）溫度的影響：水由高溫處向低溫處移動§5—4潤濕不潤濕，毛細現象整理課件2、毛細拴塞現象三、毛細現象的應用1、土址中的懸著水§5—446注意：大小泡問題第五章學習要點一、表面張力1、概念：表面張力系數的定義2、影響表面張力系數的因素二、彎曲液面的附加壓強方向：指向彎曲液面的曲率中心大小：單層液面雙層液膜整理課件注意：大小泡問題第五章學習要點一、表面張力大小：單層液面47三、潤濕不潤濕、毛細現象1、潤濕不潤濕2、毛細現象注意：r：毛細管半徑，中的：彎曲液面的曲率半徑。整理課件三、潤濕不潤濕、毛細現象1、潤濕不潤濕2、毛細現象注意：r：481-5把一個半徑為5cm的金屬細圓環從液體中拉出，圓環所在平面與液體表面平行。已知，剛拉出圓環時需用力28.3×10-3N。若忽略圓環的重力，該液體的表面張力系數為多少?解：作用在圓環上的液體表面張力為整理課件1-5把一個半徑為5cm的金屬細圓環從液體中拉出，圓環所49 。問要使樹液達到樹木的頂部，高為20m的樹木所需本質部導管的最大半徑為多少?1-7假定樹木的本質部導管為均勻的圓柱體，樹液完全依靠毛細現象而上升，接觸角為45o，樹液的表面張力系數解：整理課件 。問要使樹液達到樹木的頂部，高為20501-8一個大水池水深H＝10m，在水面下h＝3m處的側壁開一個小孔，問(1)從小孔射出的水流在池底的水平射程R是多少?(2)h為多少時射程最遠?最遠射程為多少?解：整理課件1-8一個大水池水深H＝10m，在水面下h＝3m處的側壁51未知1-9欲用內徑為1cm的細水管將地面上內徑為2cm的粗水管中的水引到5m高的樓上。已知粗水管中的水壓為4×105Pa，流速為4m·s－1。若忽略水的黏滯性，問樓上細水管出口處的流速和壓強為多少？已知解整理課件未知1-9欲用內徑為1cm的細水管將地面上內徑為2cm的52已知3-23-4{整理課件已知3-23-4{整理課件53解：3-5已知：設h1處射程R1與R相同,則求：R整理課件解：3-5已知：設h1處射程R1與R相同,則求：R整理課545-5已知：5-6求：解：已知：求：解：整理課件5-5已知：5-6求：解：已知：求：解：整理課件55解：5-13已知：5-11求：P整理課件解：5-135-11求：P整理課件561-4在水平流管中作穩定流動的理想流體，截面積大的地方流速______，流速小的地方壓強______。1-5食用油在水平管道中流動，要使流量增加1倍，管道半徑應增加為

倍。（）(小、大）

第一章連續體力學一、填空題1-1理想流體是指

、、————的流體

1-2描述理想流體穩定流動的兩個基本方程是：1-3伯努利方程成立的三個條件是：——、——、——。整理課件1-4在水平流管中作穩定流動的理想流體，截面積大的地方流157（