液体-表面张力--毛细现象课件.ppt

1、光的干涉条纹光的干涉条纹显示水面高度显示水面高度的微小变化的微小变化蚊子蚊子靠纳靠纳米米结构练结构练就水上漂就水上漂A ROBOT WALKING ON WATER结论：水面是一张有弹性的结论：水面是一张有弹性的膜膜如何产生的？如何产生的？二、液体的表面张力现象及微观本质二、液体的表面张力现象及微观本质 液体表面像张紧的弹性膜一样，具有液体表面像张紧的弹性膜一样，具有收缩的趋势收缩的趋势。（1 1）毛笔尖入水散开，出水毛聚合；）毛笔尖入水散开，出水毛聚合；（2 2）蚊子能够站在水面上；）蚊子能够站在水面上；（3 3）钢针能够放在水面上；）钢针能够放在水面上；（4 4）荷花上的水珠呈球形；）荷花

2、上的水珠呈球形；（5 5）肥皂膜的收缩；）肥皂膜的收缩；液体表面具有收缩趋势的力，液体表面具有收缩趋势的力，这种存在于液体表面上的张力称为这种存在于液体表面上的张力称为表面张力表面张力。说明：力的作用是均说明：力的作用是均匀分布的，力的方向与匀分布的，力的方向与液面相切；液面相切；液面收缩至最小。液面收缩至最小。3.1 液体的表面张力液体的表面张力一、液体的微观结构一、液体的微观结构 液体液体分子间作用力分子间作用力显著。显著。宏观上表现为宏观上表现为不易压缩性不易压缩性。液体分子在平衡位置附近做振动和在液体内移动。液体分子在平衡位置附近做振动和在液体内移动。在液体与气体的在液体与气体的分界面

3、处、分界面处、厚度等于分子有效作用半径的厚度等于分子有效作用半径的那层液体，称为那层液体，称为液体的表面（层）液体的表面（层）。表面层是一个厚表面层是一个厚度大概为度大概为10-9m的薄层，液体分的薄层，液体分子间距比较大子间距比较大（1）液面收缩的微观解释）液面收缩的微观解释1、从分子力的角度，、从分子力的角度，B分子合力表现为分子合力表现为_ 垂直指向液体内部的垂直指向液体内部的吸引力吸引力F引引l分子之间存在引力，液体内部每分子之间存在引力，液体内部每一个分子都受到周围分子的引力一个分子都受到周围分子的引力，处于平衡状态。，处于平衡状态。l但边界处的分子只受到内部分子但边界处的分子只受到

4、内部分子的引力，呈收缩趋势，存在一种的引力，呈收缩趋势，存在一种张力。荷叶上的水滴、浮在水面张力。荷叶上的水滴、浮在水面上的硬币就是表面张力的作用。上的硬币就是表面张力的作用。表 面 张 力表 面 张 力表面张力是出现在液体表面的张力，并不是作用在表面的张力。其起因实际上是界面其起因实际上是界面所造成的不对称所造成的不对称 液体表面所接触的有固体和气体液体表面层分子比液体内部分子的相互作用势能大：液体表面层分子比液体内部分子的相互作用势能大：由势能最小原则可知，在没有外力影响下，液体应处于表面由势能最小原则可知，在没有外力影响下，液体应处于表面积最小的状态。积最小的状态。从从力的角度力的角度看

5、，就是有表面张力存在。看，就是有表面张力存在。所受合外力指向液体内部所受合外力指向液体内部，因此有向液体内部运动，因此有向液体内部运动的趋势。的趋势。AfL2、表面张力系数的基本性质、表面张力系数的基本性质（1 1）不同液体的表面张力系数不同，密度小、容易蒸发的）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。液体表面张力系数小。（2 2）同一种液体的表面张力系数与）同一种液体的表面张力系数与温度温度有关，温度越高，有关，温度越高，表面张力系数越小。表面张力系数越小。（3 3）液体表面张力系数与）液体表面张力系数与相邻物质的性质相邻物质的性质有关。有关。（4 4）表面张力系数

6、与）表面张力系数与液体中的杂质液体中的杂质有关。有关。不 沾 湿不 沾 湿一、润湿和不润湿一、润湿和不润湿附着层：附着层：在液体与固体接触面上厚度为液体分子有效作用半径的在液体与固体接触面上厚度为液体分子有效作用半径的液体层。液体层。由附着层内的分子力引起由附着层内的分子力引起润湿润湿不润湿不润湿内聚力：内聚力：液体内部分子对附着层内液体分子的吸引力液体内部分子对附着层内液体分子的吸引力附着力：附着力：固体分子对附着层内液体分子的吸引力固体分子对附着层内液体分子的吸引力润湿和不润湿决定于润湿和不润湿决定于液体和固体的性质液体和固体的性质。内聚力内聚力大于大于附着力附着力A不润湿不润湿内聚力内聚

7、力小于小于附着力附着力A润湿润湿f f 液体对固体的润湿程度由液体对固体的润湿程度由接触角接触角来表示。来表示。接触角：接触角：在液、固体接触时，固体表面经过液体内部与液体表在液、固体接触时，固体表面经过液体内部与液体表面所夹的角面所夹的角，通常用，通常用q q 来表示。来表示。液体液体润湿润湿固体；固体；当当 时，时，2q当当 时，时，2q液体液体不润湿不润湿固体；固体；当当 时，时，0q液体液体完全润湿完全润湿固体；固体；当当 时，时，q液体液体完全不润湿完全不润湿固体；固体；q q润湿润湿q q不润湿不润湿从能量角度解释不润湿从能量角度解释不润湿对于附着层内任意一分子对于附着层内任意一分

8、子 A，当，当内聚力大于附内聚力大于附着力着力时，时，A 分子受到的合力分子受到的合力 f 垂直于附着层指向液垂直于附着层指向液体内部。体内部。Af液体液体固固体体 液体分子从液体内部运动到附着层内分子间作液体分子从液体内部运动到附着层内分子间作用力做用力做负功负功（即分子势能增大），附着层内分子势能（即分子势能增大），附着层内分子势能比液体内部分子势能大。比液体内部分子势能大。根据根据平衡态势能最小的原则平衡态势能最小的原则，附着层内的分子要尽量挤入液体内，附着层内的分子要尽量挤入液体内（即尽量处于低势能态），结果附着层收缩，表现为（即尽量处于低势能态），结果附着层收缩，表现为液体不润湿固体

9、液体不润湿固体。当当内聚力小于附着力内聚力小于附着力时，附着层内的分子时，附着层内的分子 A 受到的合力受到的合力 f 垂直于附着层指向固体表面。垂直于附着层指向固体表面。从能量角度解释润湿从能量角度解释润湿Af液体液体固固体体 液体分子从液体内部运动到附着层内分子间液体分子从液体内部运动到附着层内分子间作用力做作用力做正功正功（即分子势能减小），使得附着层（即分子势能减小），使得附着层内分子势能比液体内部分子势能小。内分子势能比液体内部分子势能小。液体内部的分子要尽量挤入附着层，结果附着层扩展，表现为液体内部的分子要尽量挤入附着层，结果附着层扩展，表现为液体液体润湿固体润湿固体。l固体分子对

10、液体分子的引力大于液体分子之间的引力，则称液体对固体是沾湿的，如水对玻璃，柴油对铁皮；反之称为不沾湿的，如水银对玻璃，水对荷叶。柴油对铁皮的沾湿：柴油对铁皮的沾湿：危害与防治危害与防治 二、毛细现象二、毛细现象 将细的管插入液体中，如果液体润湿管壁，液面成凹液面，将细的管插入液体中，如果液体润湿管壁，液面成凹液面，液体将在管内升高；如果液体不润湿管壁，液面成凸液面，液体液体将在管内升高；如果液体不润湿管壁，液面成凸液面，液体将在管内下降。这种现象称为将在管内下降。这种现象称为毛细现象毛细现象。hh能够产生毛细现象的细管称为能够产生毛细现象的细管称为毛细管。毛细管。1、毛细现象产生的原因、毛细现

11、象产生的原因毛细现象毛细现象是由于是由于润湿或不润湿现象润湿或不润湿现象和和液体表面张力液体表面张力共同作共同作用引起的。用引起的。固固体体液体液体如果如果液体对固体润湿液体对固体润湿，则接触角为则接触角为锐角锐角。固固体体液体液体h如果如果液体对固体不润湿液体对固体不润湿，则接触角为则接触角为钝角钝角。h 容器口容器口径非常小，径非常小，附加压强的附加压强的存在将使存在将使管管内液面升高内液面升高，产生产生毛细现毛细现象象。容器口容器口径很小，附径很小，附加压强的存加压强的存在将使在将使管内管内液面降低液面降低，产生产生毛细现毛细现象象。土地的盐碱化源于毛细现象抽吸地下水灌溉以及水库会引起地下水灌溉以及水库会引起地下水上升，如果达到土壤毛细作上升，如果达到土壤毛细作用范围，蒸发就会使地下水用范围，蒸发就会使地下水持续上升，水被蒸发，留下持续上升，水被蒸发，留下矿物质，引起土地盐碱化。矿物质，引起土地盐碱化。植树、治沙与土地荒漠化植树、治沙与土地荒漠化土地的盐碱化源于毛细现象抽吸地下水