《液体的表面性质》PPT课件

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1、第一章液体的表面性质§1.1液体的表面张力§1.2弯曲液面下的附加压强§1.4弯曲液面上方的饱和蒸气压§1.3固体表面润湿与毛细现象一、液体的表面现象§1.1液体的表面张力热针刺破右边热针刺破左边热针刺破线中央雨后初晴的礼物一、液体的表面现象a)fm1gb)图1-2表面张力实验mgf二、表面张力的微观本质1、力的观点2、表面能的观点作用于液体表面，使液体表面积缩小的力，称为液体表面张力。1.力的角度表面张力系数即通过单位长度分界线两边液面之间的相互作用力表面张力系数的方向：垂直于表面的边界，指向液体内部，并与表面相切(单位：N/m,牛顿每米)三、表面张力系数f2.

2、表面能的角度外力做功表面张力系数在数值上等于比表面能的大小表面能增量(J/m2,焦耳每平方米)三、表面张力系数FsFABΔxlAB边匀速、无摩擦、等温移动比表面能的物理意义：恒温恒压条件下，增加单位表面积表面所引起的的体系自由能的增量即单位表面上的分子比相同数量的内部分子过剩的自由能1.一个系统处于平衡状态时，其势能最小。液体的表面能也是一种势能，所以它趋于减少，即液面趋于缩小其表面积到最小值。2.分散液滴需要外力做功，比如喷雾器，分散仪，搅拌器等例1-1为估计液体表面积改变时能量得变化，试计算半径为r＝2×10-3mm的许多小水滴融合成一个半径R＝2mm的大水滴

3、时所释放的能量。解：n滴水滴分开时的总表面积为n滴水滴融合时的表面积为得而水滴体积保持不变，即四、影响表面张力系数的因素（1）液体性质，如分子间相互作用力。密度小、易蒸发的液体表面张力系数小；（汞、水）（2）温度有关。温度升高，γ减小；（3）杂质。加入杂质能使γ增加或减小；能使γ显著减少的物质称为表面活性物质。（润湿）乳化剂、增稠剂（农药、肥皂、洗衣粉、洗洁精等）（4）与相邻物质的化学性质有关；农业上为使喷洒在作物叶片上的农药适当展开，可以在稀释的农药中加入表面活性物质。阴离子型表面活性物质（农乳500＃）和非离子型表面活性物质（宁乳0204＃）具有不使脂类药物水

4、解的特点。1、一般液面下的附加压强液体表面垂直方向的力相当于对液面产生了一个附加的压强，把弯曲液面内无限接近液面的压强P内与液面外的压强P外之间的差值定义为附加压强PS.附加压强水平液面凸形液面凹形液面§1.2弯曲液面下的附加压强fΔsfP0P1fΔsfP2PsP0ffΔsPsP3P02、球形液面下的压强差凹形液面P内F内球形液面半径R凸形液面证明一（力的角度）F外P外F内P内由于对称性而Rrdf//f凸形球状液面则凸形球状液面F外P外F内P内Rrdf//液面的平衡条件液体内外压强差（附加压强）f证明二（表面自由能的角度）环境消耗体积功W=(P内-P外)dV恒温下

5、缓慢膨胀，体积增加dV，表面积增加dSP外P内R凸形球状液面表面能增量dG=γdS由于W=dG则说明（1）液面内压强等于空气压强与附加压强之和：凸液面PS为正，凹液面为负。（2）应用时可以不管液面是凹是凸，先只考虑大小，然后根据实际，凸液面加附加压强，凹液面减去。自学教材P8例2弯曲液面的附加压强是是使土壤颗粒粘合的原因之一，如图所示，两土壤颗粒间有一滴水，水滴的液面是凹面，所以水滴内的压强小于大气压强，两颗粒就被大气压挤压在一起。BA例1-2如图所示：在一连通管两端吹两半径不同的肥皂泡A、B，开通活塞，小泡不断收聚，而大泡则不断变大。试解释之。R1RR2解：无论

6、多薄的肥皂泡都是由一定厚度吹成，设内外半径为R1,R2；大气压为P0，泡内气压为P，薄膜内压强为P1，显然有即结论：半径越大，内部压强越小,因为RA>RB,所以PB>PA;所以气体由B流向A，只有当A、B压强相同时，平衡。ABRARB深刻理解例1-2，与教材P9例3联系起来解释动物肺泡的活动机理自学：例1-3温度为180C时，有一半径为1.44×10-5m的水珠处在大气压强为1.01×105Pa的空气中，求水珠内部的压强。解：ABCDNQ1Q2OR1R2对于任意弯曲液面，可在考察点作包括该点液面法线在内的两个相互垂直的平面与液面相交，两交线的曲率半径为R1和R2，

7、则附加压强为：3、拉普拉斯公式（任意弯曲液面下的附加压强）球形液滴附加压强公式只是拉普拉斯公式的一个特例，R1=R2=R玻璃上的水银球形玻璃上的水平铺不润湿润湿一、固体表面润湿1.接触角θ：液滴处于平衡状态时，在固、液、气三相的交界处，自“液-固”界面，经液体内部，到达“气-液”界面的夹角叫接触角(contactangle)，θ与固体、液体的性质有关§1.3固体表面润湿与毛细现象即，接触处液面与固体表面切面在液体内部的夹角。一、固体表面润湿液体润湿固体液体不润湿固体完全润湿完全不润湿§1.3固体表面润湿与毛细现象拓展：1.接触角与表面张力间的关系（Young'sE

8、quati