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第3章 液体的表面现象复习,教师：陈莹莹,2020年7月22日,理学院 应用物理系,1,目 录,第1节：液体的表面张力,第4节：蒸发与凝结,2020年7月22日,理学院 应用物理系,2,第2节：弯曲液面的附加压强,第3节：毛细现象,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 。,定居时间：液体分子在每一个平衡位置上振动的时间。,2020年7月22日,理学院 应用物理系,3,1.1 液体的微观结构,说明,液体表面像张紧的弹性薄膜一样，具有使液体表面收缩至最小的趋势。,液体表面具有收缩作用的力，称为液体的表面张力。,1.2 液体的表面张力现象及其微观本质,液体的表面张力现象,2020年7月22日,理学院 应用物理系,4,1.2 液体的表面张力现象及其微观本质,液体表面张力的微观本质,2020年7月22日,理学院 应用物理系,5,从力的角度看，在宏观上就呈现为表面张力。,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，在没有外力影响下，液体应处于表面积最小的状态。即液面具有收缩趋势，就像绷紧的膜。,从力的角度定义,称为表面张力系数，表示单位长度直线两旁液面的相互作用拉力，单位为 N m -1 。,1.3 表面张力系数,2020年7月22日,理学院 应用物理系,6,表示液面增加单位表面积时，外力所需做的功。,从做功的角度定义,表示液面增加单位表面积所增加的表面能。,从表面能的角度定义,（1）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。,（2）同一种液体的表面张力系数与温度有关，温度越高，表面张力系数越小。,（3）液体表面张力系数与相邻物质的性质有关。,（4）表面张力系数与液体中的杂质有关。,1.3 表面张力系数,表面张力系数的基本性质,2020年7月22日,理学院 应用物理系,7,1.3 表面张力系数,2020年7月22日,理学院 应用物理系,8,1.3 表面张力系数,2020年7月22日,理学院 应用物理系,9,目 录,第1节：液体的表面张力,第4节：蒸发与凝结,2020年7月22日,理学院 应用物理系,10,第2节：弯曲液面的附加压强,第3节：毛细现象,对于弯曲液面来说，由于液体表面张力的存在，在靠近液面的两侧就形成压强差，称为附加压强。,其中 为液面内侧的压强， 为液面外侧的压强。,2.1 弯曲液面的附加压强,2020年7月22日,理学院 应用物理系,11,注意：附加压强正负，与方向无关，仅表示液面内外压强的 大小关系。,表面张力的合力f合的方向指向液面内，与P0方向相同,s,Ps,P2,凹液面,Ps,P3,凸液面,表面张力的合力f合的方向指向空气，与P3方向相同,s,2.1 弯曲液面的附加压强,2020年7月22日,理学院 应用物理系,12,球形液面的附加压强与表面张力系数成正比，与液面的曲率半径成反比。,同理可证，对凹形液面,2.2 球形液面的附加压强,附加压强与表面张力的定量关系,2020年7月22日,理学院 应用物理系,13,球形液泡内气体的压强为,2.2 球形液面的附加压强,球形液膜,附加压强与表面张力的定量关系,2020年7月22日,理学院 应用物理系,14,如果液面外大气压为P0，在平衡状态下，,球形液面内液体压强为,凹形液面内液体压强为,2.2 球形液面的附加压强,2020年7月22日,理学院 应用物理系,15,目 录,第1节：液体的表面张力,第4节：蒸发与凝结,2020年7月22日,理学院 应用物理系,16,第2节：弯曲液面的附加压强,第3节：毛细现象,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，通常用表示。,当 时，液体润湿固体；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。,3.1 润湿和不润湿,2020年7月22日,理学院 应用物理系,17,润湿和不润湿取决于液体和固体的性质，是由附着层分子力引起的。,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。,如果液体对固体润湿，则形成凹液面。附加压强向上，管内液面升高，产生毛细现象。,如果液体对固体不润湿，则形成凸液面，附加压强向下，管内液面降低，产生毛细现象。,3.2 毛细现象,毛细现象产生的原因,2020年7月22日,理学院 应用物理系,18,3.2 毛细现象,2020年7月22日,理学院 应用物理系,19,毛细管中液面上升或下降的高度,说明,目 录,第1节：液体的表面张力,第4节：蒸发与凝结,2020年7月22日,理学院 应用物理系,20,第2节：弯曲液面的附加压强,第3节：毛细现象,2020年7月22日,理学院 应用物理系,21,Thank You!,
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