液体的表面性质
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第2章 液体的表面性质 2-1 如图金属框架中形成一肥皂膜,金属丝AB 长为5 cm ,可以自由滑动,拉此肥皂膜平衡时,所需的平衡力F =2.5×10-3 N ,求肥皂水的表面张力系数。
解: m N L F /105.222-⨯==α 2-2 在2-1题中,若金属丝AB 向右移动了2 cm ,试计算移动AB 所做的功。
此时肥皂膜的表面能增加了多少? 解: J S E 5105-⨯=∆=∆α 2-3 一半径为5 cm 的金属圆环,从液体中刚能拉出时,测得环的悬线上需要加F =28.3×10-3 N 的向上拉力,求此液体的表面张力系数。
(被拉起的液膜可视为很短的圆柱面)。
解 m N l F /1001.91052103.28223---⨯=⨯⨯⨯⨯==πα 2-4 把一个框架竖直地放着,其上有一条可以移动的横杆以ab ,框架之间有肥皂液膜,如图所示。
今欲使横杆保持平衡,问横杆下面应挂多大重物?已知横杆质量为0.05 g ,长度L 为2.5 cm ,肥皂膜的表面张力系数为45×10-3 N ·m -1。
解: N G l G F G ab ab 31076.12-⨯=-=-=α 2-5 移液管中有1 ml 农用杀虫药液,其密度为0.995×103 kg ·m -3。
今令其从移液管中缓缓滴出,共分30滴全部滴完。
设经过测定,已知药液将要落下时,其颈部的直径为0.189 cm ,求药液的表面张力系数。
解: m N Nd Mg /10589.52-⨯==πα 2-6 在20 km 2的湖面上,下了一场50mm 的大雨,雨滴半径r =1.0mm 。
设过程是等温的,求释放出的表面能量。
水的比表面能α=73×10-3 J ·m -2。
解: J S E 81018.2⨯=∆=∆α 2-7 吹一直径为14 cm 的肥皂泡,问需作多少功?设在吹的过程中温度不变,已知肥皂水的表面张力系数为40×10-3 N ·m -1。
液体的物理性质液体是一种特殊的物质状态,它具有与固体和气体不同的物理性质。
液体具有一定的形状和体积,在受到作用力时可以流动,这些性质使得液体在生活中扮演着重要的角色。
在本文中,我将探讨一些有关液体的物理性质。
一、表面张力表面张力是液体的一种特殊的物理性质。
液体表面上的分子,由于不能在空气中发生相互作用,所以会表现出向内的吸引力。
这种吸引力能够使得液体表面变得紧张,并且形成一种膜状结构,这种结构使得有机体和其他物质无法通过液体表面进入液体内部。
表面张力是影响液滴形成的因素之一。
当一滴液体分离出液体表面时,液体表面张力使得液滴呈现出球形,这是因为球形是一种表面积最小的形状。
表面张力还能够影响液体在玻璃管内的上升和下降,这种现象称为毛细现象。
二、黏度黏度是液体的另一种物理性质。
黏度是指液体内部分子之间相互作用力的程度,它是液体流动阻力的度量。
黏度的大小决定了液体的流动性能,例如液体的流速和流态。
黏度还会受到一些外部因素的影响,例如温度、压力和化学物质等因素。
当液体的温度升高时,黏度会降低,这是因为液体分子之间的相互作用减弱。
压力的变化也能够影响黏度,高压会使液体黏度增大,低压则会使液体黏度减小。
黏度还有助于表征液体的粘流性,例如蜂蜜和糖浆就比水更加黏稠。
黏度还能够对材料的滑动和旋转提供阻力,这使得黏度在建筑、化学和医学等行业中得到广泛应用。
三、密度密度是液体的另一种基本物理性质。
密度是液体的质量与体积的比值,它是衡量液体相对重量或轻重的度量。
密度越大的液体,它的分子之间就会越紧密,这使得液体更加稳定。
密度的大小还能够受一些环境因素的影响,例如压力、温度和溶解度等因素。
当外部压力增大时,液体的密度也会增大,这是因为液体分子之间的间隙减小。
温度升高则会使液体密度降低,因为温度上升会增大液体分子的热运动,这会导致它们互相分散,体积增大。
液体的密度还与它的溶解度相关。
液体能够溶解固体或其他液体。
当固体或其他液体溶解到液体中时,它们会增加液体的质量和体积,导致液体密度增大。
第三节液体的表面层现象液体的性质:液体中分子与分子之间的距离比气体分子之间的距离小得多,它的平均距离r0的数量级约为10-10m,当量分子之间的距离大于r0,而小于10-9m时,也就是说分子间的距离在10-10 m -10-9 m之间时,此时,分子之间的作用力表现为引力,若分子间的距离大于10-9 m,则引力趋于零,所以,我们可以认为液体分子之间的引力作用范围是一个半径不超过10-9m的球,只有球内的分子才对球心的分子由作用力,这个球的半径就称为分子引力作用半径。
而液面下厚度约等于分子引力作用半径的一层液体称为液体的表面层。
表面层处于液体与气体、固体接触,因而产生一系列特殊现象,即:液体表面现象。
首先来看:一、液体的表面张力表面能1.现象掉在桌面的水银会缩成小球状,落在树叶上的露水会形成珠状,在水面上放一枚小硬币,硬币会浮在水的表面。
——相同的体积的物体来说,球的表面积最小◆肥皂膜使软线绷紧的演示:完整的肥皂泡棉线自由分布,刺破后棉线张紧说明:液面像紧绷的橡皮膜具有弹性,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。
2、表面张力(1)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。
(2)表面张力产生的原因①从分子运动论观点说明当分子间距小于分子引力作用半径时,它们之间才有相互作用的引力。
如果我们在液体内部任取一分子A ,以A为球心,以分子有效作用半径R 为半径作一球,称为分子作用球。
这样球外分子对A无作用力,只有球内分子对A 的作用力液体中两个分子A和B受周围分子引力作用的情形。
在液体内部和表面层分别取两个分子A 和B,分子A在液体的内部,分子B在液体的表面层中。
对A分子而言:受到的引力必定是球对称的,合力等于零。
对B分子来说:它处于液面下厚度为R的所谓表面层中,分子B的情形就不同了。
B分子受到两种力的作用:液体和液外气体。
但是由于气体的密度与液体相比是很小的,它们对液体分子的引力作用可以忽略。
液体表面的特性及其对液面张力的影响在我们的日常生活中,我们常常会涉及到液体。
从洗手到洗菜、从擦地到喝水,液体的存在无处不在。
在物理学中,液体的表面特性是一个非常有趣的课题,液面张力也是一个非常重要的概念。
本文将探讨液体表面的特性及其对液面张力的影响。
一、液体表面的特性液体有一个特殊的特性,即其表面是一个能够形成独立层的平面。
这是因为液体由分子组成,分子间之间存在引力作用。
在液体内部,所有的分子都受到相互作用力的影响,因此它们会彼此紧密地聚集在一起。
而在液体表面上,由于表面上的分子没有来自上方的相邻分子对其产生引力作用,因此表面上的分子只能受到液体内部分子的侧面吸引力。
这种侧面吸引力会使得表面上的分子聚集在一起,形成一个独立的层,即液体表面。
液体表面的这种特性有很多有趣的影响。
例如,液体在容器内的表面积是固定的。
当液体表面积减小时,液面会自动升高。
这就是我们常见的毛细现象。
又如,当我们在水面上撒一些脱脂奶粉,奶粉会浮在水面上,因为它们的密度比水小,而液面张力会作用于奶粉上,使得奶粉浮在水面上。
液面张力是液体表面的一个重要特性,下面将重点讨论液面张力。
二、液面张力液面张力是液体表面的一种特殊的性质,它由液体表面上分子之间的相互作用力产生。
在一般情况下,液体表面上的分子会聚集在一起,使表面形成一个弹性薄膜。
这种弹性薄膜的作用类似于一个弹性皮肤,可以维护液体的形状。
液面张力通俗地说,即为液体表面上的分子对内部分子的拉力。
它是一个使液体表面尽量缩小的力量。
液面张力在日常生活中也有很多应用。
例如,在一只杯子中倒入水时,由于液面张力的存在,水面凹下去并且最终形成一个球形。
而在一些昆虫(如独角仙)的身上,其身上也具有液面张力,使得水珠在其身上形成一个球状从而不被淋湿,更好地保护自己。
三、液面张力对液体的影响液面张力对液体的影响非常大。
它使得液体表面紧张,凝聚成一个层。
并且液面张力将液体表面收紧成了最小表面积,水滴从叶子上滑落而不会湿透叶子,这就是极具生命力的植物"莲花效应"。
液体的表面性质习题
一、选择题
1接触角为锐角时,液体()
A.润湿固体
B.不润湿固体
C.完全润湿固体
D.完全不润湿固体
2两个半径不同的肥皂泡,用一细导管连通后,最终结果是()。
A.两个肥皂泡最终一样大
B.大泡变大,小泡变小
C.大泡变小,小泡变大
D.不能判断
3两个完全相同的毛细管,插在两个不同的液体中,两个毛细管()。
A.两管液体上升高度相同
B.两管液体上升高度不同
C.一个上升,一个下降
D.不能判断
二、填空题
1、一半径为0.2mm的毛细管,插入表面张力系数α=5.0×10-21
⋅的液体中,接触角逐θ
N-
m
=45°,则毛细管中液体将(填上升或下降),上升或下降的高度为。
液体的密度ρ=1.0×10-3kg·m-3。
2、有一长4cm的金属丝从液表面层拉出,液体的表面张力系数α=8.6×10-21
⋅。
要把
m
N-
金属丝完全拉离液面(忽略金属丝的重力),最小需要拉力为N。
3、一小孩吹了一个半径R为3cm的肥皂泡,他至少需要做功;这肥皂泡的内外压强差为。
(已知:肥皂水的表面强力系数α=8.6×10-21
⋅)。
m
N-
三、计算题
1、把一个半径为5cm的金属细圆环从液体中拉出,圆环环绕的平面与液体表面平行。
已知,刚拉出圆环时需用力28.3×10-3N。
若忽略圆环的重力,该液体的表面张力系数为多少?
2、用液滴法测农药的表面张力系数时,巳知移液管管口内半径为0.35mm,滴出的318个药滴的重量为4.9×10-2N,求该农药的表面张力系数。
、
3、在20平方公里的湖面上,下了一场50mm的大雨。
雨滴半径r=1.0mm,设温度不变,求雨滴落入湖内释放出的能量为多少?(雨水的表面张力系数α=7.3×10-21
⋅)
N-
m
4、一个U形玻璃管的两竖直管的直径分别为2mm和3mm。
管内的液体水完全润湿管壁。
试求两管液面的高度差。
(水的表面张力系数α=8.6×10-21
⋅)。
N-
m
5、土壤中的悬着水如图所示,上下两液面都与大气接触。
已知上下液面的曲率半径分别为R A和R B(R A<R B),水的表面张力系数为α,密度为ρ。
求悬着水的高度。
匀的圆管,其半径r=2.0×10-4mm。
设树液的表面张力系数
α=5.0×10-2N·m-1,接触角为450。
问树根部的最小压强应为多少
时,方能使树液升到树的顶部?树液的密度ρ=1.0×103kg·m-3。
题5图。