液体表面现象

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1、第四章液体表面现象掌握：表面张力系数、球型液面内外压强差熟悉：表面活性物质、毛细现象了解：气体栓塞任意弯曲液面内外压强差思考题：1.表面张力系数有几个定义？其物理意义分别是什么？2.表面张力系数的大小和哪些因素有关？3.表面活性物质有何作用？4.附加压强是如何形成的？凹液面和凸液面内部压强将怎样变化？5.接触角怎样判定？和润湿与否有何关系？6.毛细现象产生的原因是什么？7.气体栓塞如何形成？§1表面张力(Surfacetension)讨论：1.表面张力使液面产生向内收缩2.表面张力方向与液面相切，指向液

2、面内部3.表面张力作用于二部分液面之间与边界线垂直一、表面张力二、表面张力系数表面张力系数定义：表面张力系数单位：N/m1力表面张力系数单位：N/m、J/m22功3能【例3】吹成一个直径为10cm的肥皂泡，设皂液的表面张力系数为40×10-3J/m2，需要作多少功？【解】三、影响表面张力系数的因素1.液体密度：密度小，易蒸发，小；2.液体温度：温度越高，越小；3.相邻物质的性质：水与苯——水的=33.6x10-3N/m；水与醚——水的=12.2x10-3N/m；4.液体内的杂质四、表面活性物质（

3、surfactant）使减小的物质——表面活性物质§2弯曲液面内外的压强差一、球形液面内外的压强差1.附加压强（PS）——弯曲液面内外的压强差2.附加压强的大小f3.附加压强的方向凸液面：P内=P外＋Ps凹液面：P内=P外－Ps一弯曲面内压强比外大一附加压强液面数空气中水滴①水中气泡①肥皂泡②空气中液膜②【例】已知液体的表面张力系数为，用此液体吹成半径为R的液泡，求液泡内压强。（大气压为PO）POP1P2P1=PO+PSP2=P1–PS=POP1=P2–PSP2=P1+PS=PO+2PS=PO+4

4、/R三、任意弯曲液面内外的压强差附加压强的大小：特例1.球形R1=R22.柱形R2=§3毛细现象气体栓塞一、固体与液体接触处的表面现象润湿和不润湿2.润湿<90（锐角）液体润湿固体1.接触角曲面的切线经液体内部与器壁的夹角。=0液体完全润湿固体>90（纯角）液体不润湿固体3.非润湿=180液体完全不润湿固体二、毛细现象(Capillarity)1.毛细现象2.上升（下降）高度【例7】(p.68/14)图中，玻璃毛细管直径为1mm,水在毛细管里上升了30mm,如果管子慢慢地竖直

5、下降，直到管子顶端离烧杯里的水面20mm时,求此时管中液面的曲率半径。20【解】三、气体栓塞(aero-embolism)液体在润湿情况下在细管中流动时，如果管中出现气泡，液体的流动就要受到阻碍，气泡多时将发生阻塞，这种现象称为气体栓塞。（a).液柱不动:P左＝P右(b).液柱开始移动:P右－P左＝δP流动条件:ΔP≥δP(c).流动条件:ΔP≥ｎδP本章小结1.表面张力的大小和方向表面张力系数单位：N/m、J/m22.表面张力系数三定义3.表面活性物质——使减小的物质4.球形液面内外的压强差凹液

6、面：P内=P外－Ps凸液面：P内=P外＋Ps5.润湿与不润湿6.毛细现象7.气体栓塞°°【例1】将一个半径为R的球型液珠分散成8个半径相同的小液滴需作功多少？（设表面张力系数为α）【解】【例2】试求当半径r=2×10-3mm的许多小水滴融合成一个半径R=2mm的大水滴时，所减少的表面能。（）【解】设有n个小水滴。【例4】已知液体的表面张力系数为，用此液体吹成半径为R的液泡，求液泡内外压强差。【解】ΔP＝P外－P内＝Ｐ0+Ｐs外－（Ｐ0－Ｐs内）＝Ｐ0+2α/R外－（Ｐ0－2α/R内）≈4α/R【例5】

7、一个肥皂泡的直径为圆形水珠的二倍，设肥皂泡的是水的三倍，求水滴和肥皂泡的内外压强差之比。【解】【例6】已知小管半径r=5.0×10-5m，大管半径R=2.0×10-4m，=7.3×10-2N/m，=1.1×103kg/m3，求h。【解】