第二章液体的性质课件

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第二章,液体的性质,第二章液体的性质,1,清晨，可以看到小草叶片上的露珠是球形的,，,在郊外小池塘的水面上跳来跳去的小昆虫不会沉入水里去,，为什么？,清晨，可以看到小草叶片上的露珠是球形的，在郊外小池塘的水面,2,第二章液体的性质课件,3,第二章液体的性质课件,4,液体的性质与其微观结构有关,液体具有一定的体积，不易压缩。,液体没有一定形状，并具有流动性。,概 述,由于液体分子间距小，分子间相互作用力较大，,当液体与气体、固体接触时，交界处由于,分子力作用,而产生一系列特殊现象，即：液体表面现象。,液体的性质与其微观结构有关液体具有一定的体积，不易压缩。,5,将一个拴有松弛棉线的铁丝环浸入肥皂液中再轻轻提上来，使环上布满肥皂膜，如图所示。用热针刺破棉线右侧的薄膜，观察到什么现象？,将一个拴有松弛棉线的铁丝环浸入肥皂液中再轻轻提上来，使环上布,6,第一节 液体的表面张力,一、表面张力,1.现象：,说明：液面上存在沿表面的收缩力作用，这种力只存在于液体表面,液面像紧绷的橡皮膜具有弹性,液面有收缩到最小的趋势,2.表面张力,表面层：在,液体与气体或固体交界面,，,厚度等于,分子力,有效作用半径,R,的一层液体。,表面张力：液体的表面层中有一种使液面尽可能收缩成最小的宏观张力。,第一节 液体的表面张力一、表面张力1.现象：说明：液面上存在,7,从分子运动论观点说明,分子作用球,表面张力产生的原因,从能量观点来分析,表面张力是宏观力，与液面相切;,f,是微观力，与液面垂直,从分子运动论观点说明分子作用球表面张力产生的原因从能量观,8,线段两侧液面均有收缩的趋势，即有表面张力作用，分别用,f,和,f,表示，这恰为一对作用力与反作用力，,f =-f。,表面张力系数,为表面张力系数，数值上等于单位长度直线段两侧液面的表面张力，单位：,N/,m 。,线段越长,则合力越大。设线段长为,l,线段两侧液面均有收缩的趋势，即有表面张力作用，分别用f 和,9,与液体的性质有关,不同液体，,值不同；,与相邻物质性质有关,同一液体与不同物质交界，,值不同。,与温度有关,温度升高，,值减小，两者近似呈线性关系。,与液体内所含杂质有关,在液体内加入杂质，液体的表面张力系数将显著改变，有的使其,值增加；有的使其,值减小。,影响表面张力系数的因素,与液体的性质有关影响表面张力系数的因素,10,任何系统的势能越小越稳定，所以表面层内的分子有尽量挤入液体内部的趋势，即液面有收缩的趋势，这种趋势在宏观上就表现为液体的表面张力。,1.表面张力产生的原因,（从能量观点来分析）,把分子从液体内部移到表面层，需外力作功,分子势能增加,即表面层内分子的势能比液体内部分子的势能大，表面层为高势能区;分子势能的增量总称为,表面能,。,二、表面能,任何系统的势能越小越稳定，所以表面层内的分子有尽,11,如图:铁丝框上挂有液膜，表面张力系数为,，将,AB,边无摩擦、匀速、等温地右移,x,在,AB,边上加的力为：,f,=2,l,外力,f,所做的功为:,表面能增量：,表面张力系数,2.表面张力系数与表面能增量,如图:铁丝框上挂有液膜，表面张力系数为，将AB边无摩擦、匀,12,例：半径为r=2.0*10,-6,m的许多小水滴融成一个半径为R=2.0*10,-3,m的大水滴时，释放的能量是多少？,该题表明，小水滴融合成大水滴时，将释放出能量。反之，要将大水滴分解为很多小水滴则需要外界的能量。,思路：,n个均匀小水滴融成一个大水滴，表面积减小了，表面能减少，但体积不发生变化。,例：半径为r=2.0*10-6m的许多小水滴融成一个半径为R,13,三、表面张力系数的测定（液滴测定法）,质量为m的待测液体吸入移液管，由管口下端缓慢流出，形成袋状水滴。当表面张力不足以支持重力时，水滴下落,三、表面张力系数的测定（液滴测定法）质量为m的待测液体吸入移,14,例：,用相同的两根移液管，各吸取体积为V的蒸馏水及待测表面张力系数的农用药液，分别将两种液体缓缓滴尽，记下蒸馏水的滴数N,1,及药液的滴数N,2,，已知水的表面张力系数,例：用相同的两根移液管，各吸取体积为V的蒸馏水及待测表面张力,15,自然界中有许多情况下液面是弯曲的，弯曲液面内外存在一压强差，称为附加压强,用,P,s,表示。,一、弯曲液面的附加压强,第二节 弯曲液面的附加压强,附加压强,P,s,是由于表面张力存在而产生的。,1、平液面,自然界中有许多情况下液面是弯曲的，弯曲液面内外存在一压强差，,16,2、弯曲液面,1),凸,液面,2）凹,液面,结论：,附加压强使弯曲液面内外压强不等，,附加压强方向恒指向曲率中心,2、弯曲液面1)凸液面2）凹液面结论：附加压强使弯曲液面内外,17,1.球形液面附加压强,如图球形液面上的一小液面，在周界上取一线元,d,l,，作用在,d,l,上的表面张力,d,l,d,f,a,=,c,/,d,f,o,R,j,d,l,d,f,d,f,r,=,/,d,l,j,a,j,cos,cos,d,f,d,f,=,j,a,sin,j,sin,d,l,d,f,d,f,=,=,力的方向垂直,d,l,且与球面相切。将df分解为半径r垂直和平行的两个分力,/,d,f,与,d,f,二、拉普拉斯公式,1.球形液面附加压强如图球形液面上的一小液面，在周界上取一线,18,由圆对称性，在圆周界上的其他线元上，作用着同样大小的表面张力，这些力的水平分力相互抵消，垂直分力方向相同，合力为：,j,O,C,R,j,d,l,d,f,r,由圆对称性，在圆周界上的其他线元上，作用着同样大小的表面张力,19,意义：,球形液面附加压强与表面张力系数成正比，与球面半径R成反比。,拉普拉斯球面附加压强公式,讨论：,半径越小，附加压强越大；半径越大，附加压强越小.半径无限大时，附加压强等于零，这正是水平液面的情况。,意义：球形液面附加压强与表面张力系数成正比，与球面半径R成反,20,2.球形液膜,内、外压强差,如图,由于球形液膜很薄，内外膜半径近似相等,举例,2.球形液膜内、外压强差 如图,由于球形液膜很薄，内外膜半径,21,吸气时R （内外压强差 ）不利于下一步呼气；表面活性物质浓度,（内外压强差），利于下一步呼气。,呼气时，R （内外压强差）不利于下一步吸气；表面活性物质浓度,（内外压强差）利于下一步吸气。,3、动物肺泡的活动：,3、动物肺泡的活动：,22,例题：温度为18 时，一滴水珠内部压强为外部大气压的两倍。求水珠的半径R？（大气压强P,0,=1.01310,5,Pa）,例题：温度为18 时，一滴水珠内部压强为外部大气压的两,23,润湿:液体沿固体表面,延展的现象，称液体润湿固体。,一、润湿与不润湿,1、定义,不润湿：液体在固体表面上收缩的现象，称液体不润湿固体。,润湿、不润湿与相互接触的液体、固体的性质有关。,第三节 毛细现象,润湿:液体沿固体表面一、润湿与不润湿1、定义不润湿：液体,24,2、接触角,在液体与固体接触面的边界处任取一点，作液体表面及固体表面的切线，这两切线通过液体内部的夹角称接触角,，用,表示。,液体润湿固体,液体完全润湿固体,液体不润湿固体,液体完全不润湿固体,2、接触角在液体与固体接触面的边界处任取一点，作液体表面及,25,第二章液体的性质课件,26,内聚力：附着层内分子所受液体 分子引力之和。,3、微观解释,润湿、不润湿是由于分子力不对称而引起。,附着力：附着层内分子所受固体 分子引力之和。,附着层：在固体与液体接触处，厚度等于液体 或固体分子有效作用半径（以大者为准）的一,层液体。,内聚力：附着层内分子所受液体 分子引力之和。3、微,27,内聚力：,附着层内分子所受液体分子引力之和。,3.微观解释,润湿、不润湿是由于分子力不对称而引起。,附着力：,附着层内分子所受固体分子引力之和。,在固体与液体接触处，厚度等于液体 或固体分子有效作用半径的一层液体。,表面层：,在液体与气体交界面，厚度等于分子有效作用半径,R,的一层液体。,附着层：,内聚力：附着层内分子所受液体分子引力之和。3.微观解释润湿,28,当,f,附,f,内,宏观上表现为液体润湿固体。,当,f,内,f,附,宏观上表现为液体不润湿固体。,当 f附 f内,宏观上表现为液体润湿固体。当 f内f,29,二、毛细现象,1、定义,润湿管壁的液体在细管里上升，,不润湿管壁的液体在细管里降低的现象称为毛细现象,水润湿毛细管,水银不润湿毛细管,二、毛细现象1、定义润湿管壁的液体在细管里上升，水润湿毛细管,30,(1)液体润湿管壁,完全润湿,2.管内液面上升（或下降）的高度,(1)液体润湿管壁完全润湿2.管内液面上升（或下降）的高度,31,(2)液体不润湿管壁,完全不润湿,(2)液体不润湿管壁完全不润湿,32,例：一根U型玻璃管左右内半径分别为R=1.5mm和r=0.50mm，如图所示，试求两管中水面得高度差h？假设水完全润湿管壁,例：一根U型玻璃管左右内半径分别为R=1.5mm和r=0.5,33,例：,内半径为,r,的毛细管注入某种液体,液体完全润湿管壁.管得下端形成一个液滴,其形状可视为半径为,R,的球面的一部分.求管中液柱长度,h,？,例：内半径为r的毛细管注入某种液体,液体完全润湿管壁.管得下,34,第四节 悬着水和气体栓塞现象,水沿土壤颗粒间隙形成的毛细管上升，叫,毛细管上升水,。,土壤毛细管中存在的水叫,悬着水,，其在土壤毛细管中能保持的原因是：,一、悬着水,第四节 悬着水和气体栓塞现象水沿土壤颗粒间隙形成的毛细管,35,例:病人输液；潜水员由深水上浮；植物高温下枯萎。,二、毛细管的气体栓塞现象,当毛细管中有很多气泡，则外加几个大气压都不能使液柱移动，形成栓塞,称,气体栓塞现象,。,例:病人输液；潜水员由深水上浮；植物高温下枯萎。二、毛细管,36,第五节 弯曲液面上的饱和蒸汽压,一、蒸发和凝结,液体变成气体的过程称,汽化过程,。常温下的汽化过程称,蒸发,，其逆过程称凝结。,非密闭容器,密闭容器,第五节 弯曲液面上的饱和蒸汽压一、蒸发和凝结,37,二、弯曲液面上的饱和蒸汽压,1 定性分析,(1)微观分析,凹液面上的饱和蒸汽压,小于,平液面上的饱和蒸汽压。,凸液面上的饱和蒸汽压,大于,平液面上的饱和蒸汽压。,(2)宏观分析,二、弯曲液面上的饱和蒸汽压1 定性分析(1)微观分析凹液面,38,2定量分析,(1)凹液面,设弯曲液面上的饱和蒸汽压为,平液面上的饱和蒸汽压为,2定量分析(1)凹液面设弯曲液面上的饱和蒸汽压为平液面上的,39,(2)凸液面,(2)凸液面,40,弯曲液面上的饱和蒸汽压,凹液面:,凸液面:,弯曲液面上的饱和蒸汽压 凹液面:凸液面:,41,本章小结,1、表面张力,f =,l,2、表面能增量,3、弯曲液面的压强,平液面:,凸液面:,凹液面:,4、单球形液面:,凸液面（气中液滴）,凹液面（液中气泡）,本章小结1、表面张力f =l 2、表面能增量3、弯,42,5、双球面（球形液膜）,6、润湿与不润湿,液体润湿固体,液体完全润湿固体,液体不润湿固体,液体完全不润湿固体,5、双球面（球形液膜）6、润湿与不润湿液体润湿固体液体完全润,43,7、毛细现象,液体润湿管壁,完全润湿管壁,液体不润湿管壁,完全不润湿管壁,7、毛细现象液体润湿管壁完全润湿管壁液体不润湿管壁完全不润湿,44,8、弯曲液面上的饱和蒸汽压,凹液面:,凸液面:,8、弯曲液面上的饱和蒸汽压凹液面:凸液面:,45,思考题：大学物理2-1,2-3,2-4，2-6,练习题：大学物理2-1,2-2,2-3,2-4,2-5,作业题：大学物理学习指导第77页：三、六,作 业,思考题：大学物理2-1,2-3,2-4，2-6 作,46,