第3章液体的表面现象
§液体的表面张力
一、液体的微观结构
液体分子间斥力明显。
宏观上表现为不易压缩性。
液体分子在平衡位置附近做震动和在液体内联通。
液体分子在每一个平衡位置上震动的时间。
分子的移居时间:
不同液体,随着气温、压强的不同,移居时间不同。
在液体与二氧化碳的分界面处宽度等于分子有效作用直径的那层液体称为液体的表面。
当外力作用时间小于移居时间
表现为液体的流动性
当外力作用时间大于移居时间
表现为固体所特有的弹性形变、脆性破裂等热学现象
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,具有收缩的趋势。
(1)毛笔尖入水飘动,出水毛聚合;
(2)虫子才能站在海面上;
(3)缝衣针才能置于海面上;
(4)荷花上的水珠呈球状;
(5)香皂膜的收缩;
液体表面具有收缩趋势的力,这些存在于液体表面上的张力称为表面张力。
说明:①力的作用是均匀分布的大学物理ppt课件,力的方向与液面相切;②液面收缩至最小。
表面张力的微观本质是表面层分子之间互相斥力的不对称性导致的。
三、表面张力系数
从力的角度定义
(1)
(2)
f’
(2)
(1)
f’
从做功的角度定义
F做功为:
△S指的是这一过程中液体表面积的增量,
所以:
表示降低单位表面积时,外力所需做的功
称为表面张力系数,表示单位宽度直线两边液面的互相作用拉力大学物理ppt课件,在国际单位制中的单位为N·m-1。
1、表面张力系数的定义
从表面能的角度定义
由能量守恒定理,外力F所做的功完全用于克服表面张力,因而转变为液膜的表面能△E存储上去,即:
所以:
表示减小液体单位表面积所降低的表面能
2、表面张力系数的基本性质
(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气温有关,气温越高,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。
3、表面张力系数的测定
拉脱法
拉脱法检测液体表面张力系数的实验仪器——焦利秤。
水膜的对金属框的斥力为
当拉起的水膜处于将要断裂的状态时,两个表面近似在竖直平面内,此时用焦利秤对金属框的斥力:
则液体表面的张力系数:
与水接触的油的表面张力系数a=×10-2N·m-1,为了使×10-3kg的油滴在水内散播成直径r=10-6m小油滴,
(散播过程可以觉得是等温的,油的密度为ρ=900kg·m-3)。
设一个直径为R的大油滴等温地散播成N个小油滴,因此所需作的功为
例
解
油的质量m不变,则
求
须要作多少功
可得:
表面张力的微观本质是表面层分子之间互相斥力的不对称性导致的。
从能量的角度来解释表面张力存在的诱因。
分别以液体表面层分子A和内部分子B为球心、分子有效作用距离为直径作球(分子作用球)。
对于液体内部分子B网校头条,分子作用球内液体分子的分布是对称的;
从统计上讲,其受力情况也是对称的,所以沿各个方向运动的可能性相等。
