表面张力和毛细现象 11总结共18页文档

在高压条件下，物质内部的密度和分子间相 互作用力发生变化，导致表面张力发生变化。
在低压或真空条件下，气体分子间的距离增 大，相互作用力减弱，导致表面张力减小。
04
表面张力现象的应用
工业制造
微电子制造
表面张力在微电子制造中用于控 制液体的流动和表面形貌，例如 在晶片清洗、表面涂层和光刻过
程中。
金属加工
非极性分子
非极性分子在表面更倾向于形成无序 排列，降低表面张力。
表面活性剂
降低表面张力
表面活性剂分子具有两亲性，一端亲水，一端亲油，能够降低油水界面张力，从而降低整个系统的表面张力。
改变界面性质
表面活性剂能够改变界面上的分子排列和性质，影响表面张力的变化。
压力
高压下表面张力变化
低压下表面张力变化
在金属加工过程中，表面张力用于 控制熔融金属的流动，以制造出具 有特定形状和质量的金属部件。
化学工业
在化学工业中，表面张力用于指导 液体的流动和分离过程，例如在萃 取、蒸馏和结晶过程中。
生物医学领域
生物芯片
表面张力在生物芯片的制造中起到关键作用，它能够控制生物分 子的排列和反应，从而提高检测的灵敏度和特异性。
03
影响表面张力现象的因素
温度
温度升高，表面张力降低
随着温度的升高，分子间的平均动能增加，导致表面分子间的相互作用力减弱， 从而降低表面张力。
温度降低，表面张力增加
随着温度的降低，分子间的平均动能减小，表面分子间的相互作用力增强，导致 表面张力增加。
物质性质
极性分子
具有强极性的分子在表面更容易形成 定向排列，增加表面张力。
土壤修复
表面张力有助于控制土壤中污染物的 迁移和分布，为土壤修复提供新的思 路和方法。

第二章 毛细现象要求：了解表面张力和表面自由能的定义，产生机理，它们之间的关系；理解《表面物理化学》四大定律之一的Young-Laplace formula 的含义，掌握其应用；掌握毛细现象产生机理及其重要意义；了解液体表面张力的测定方法§表面自由能和表面张力 §2.1.1 表面自由能1、定义系统增加单位表面积时所需做的可逆功，也可以说是单位表面积的表面相分子与本体相分子相比，所具有的额外的势能，这种势能只有分子处于表面时才有，所以叫表面自由能，单位为：J/m 2。

2、表面自由能产生的机理由于表面或界面的分子或原子与本体相的分子或原子相比，其所受到的键力不平衡，从而存在着表面或界面不饱和键力。

表面不饱键力的存在是表面自由能产生的根本原因。

图2-1 不饱和键力示意图物质结构不一样，不饱和键力大小不一样，离子键物质不饱和键力>原子键物质>分子键物质。

根据热力学原理，有不饱和键力的表面，是热力学上不稳定的体系，一有机会就要想法补偿：（1） 在真空中，则表面不饱和键力能得不到任何补偿；（2） 在空气中，由于氧、氮分子密度低，又是非极性分子，所以表面不饱和键力能得到的补偿很小；（3） 补偿。

－－－ O －－－－ －－－－－－－－－－ －－－－－－－－－－－ －－ O －－－－－－－ －－－－－－－－－3、表面或界面越大的体系，表面能越大，这些体系都是不稳定体系 （1） 微细颗粒体系是不稳定体系，容易聚团； （2） 油水混合体系是不稳定体系，容易分层；（3） 材料中的裂缝体系，热力学上也不稳定，存在着很强的作用力； 4、表面能： S G A G ⋅=∆§2.1.2 表面张力定义：沿液体表面切线方向，单位长度上所受到的，使液体表面收缩的力，叫表面张力，其是纯粹物质表面层分子间实际存在的力，单位：N/m, dyne/cm 。

§2.1.3 表面张力与比表面自由能的关系如图2-2所示的皂膜拉伸示意图。

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毛细管制备技术
拉制法
总结词
拉制法是一种常用的制备毛细管的方法，通过拉制直径较粗的玻璃管得到细小 的毛细管。
详细描述
拉制法的基本原理是将直径较粗的玻璃管加热至软化状态，然后通过牵引和旋 转的方式逐渐拉细，最后冷却固化得到毛细管。拉制法可以制备出具有高精度 和一致性的毛细管，且制备过程相对简单，成本较低。
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工业制造
毛细现象在工业制造中有 着广泛的应用，如金属加 工、玻璃制造、纺织等领 域的液体输送和吸附。
生命科学
毛细现象在生物学和医学 领域也有着重要的应用， 如血液在血管中的流动、 植物液输导等。
环保工程
毛细现象在污水处理和废 液回收等领域也有着重要 的应用，如利用毛细现象 进行废液吸附和分离。
等操作。
微流控芯片的应用领域广泛， 包括临床诊断、生物分析、环 境监测和食品安全等，为科学 研究和新药研发提供了有力支 持。
毛细管在微流控芯片中的设计 、加工和集成是关键技术，涉 及到材料选择、微加工工艺和 流体动力学等方面的知识。
微反应器
微反应器是一种将化学反应集成在微米尺度的反应器中， 具有高效、快速和安全的特点。
长寿命
提高毛细管的使用寿命，减少更 换频率和维护成本。
感谢您的观看
THANKS
通过自动化生产线，实现毛细管 的快速、连续生产，提高生产效
率。
优化制备工艺
不断改进制备工艺，降低生产成本， 提高毛细管的性价比。
循环利用
对毛细管进行回收和再生利用，减 少浪费和环境污染。
毛细管性能的优化与改进
分离性能
优化毛细管的孔径和孔径分布， 提高分离效率和选择性。
耐压性能

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1. 洗涤剂
用于清洁衣物、餐具等，通过降低表 面张力使污渍更容易被去除。
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2. 化妆品
用于护肤品、彩妆等产品中，改善皮 肤和头发的质感，增加产品的稳定性。
4. 医药领域
用于药物制备、注射剂等，提高药物 的溶解度和稳定性。
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3. 食品工业
用于食品添加剂、乳化剂等，提高食 品的口感和稳定性。
生物学中的表面科学
在生物学领域，表面张力在细胞膜的结构和功能 中发挥重要作用，细胞膜的表面张力与细胞生长、 分裂和迁移等生理过程密切相关。
表面张力还影响生物分子在水溶液中的自组装和 相互作用，从而影响生物分子的结构和功能。
环境科学中的表面科学
在环境科学中，表面张力被用于研究 水与土壤、空气之间的界面现象，如 水滴在土壤表面的润湿和扩展，以及 水蒸气在植物叶片表面的凝结等。
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总结词
1. 阴离子型表面 2. 阳离子型表面 3. 非离子型表面 4. 两性离子型表
活性剂
活性剂
活性剂
面活…
常见的表面活性剂包括阴 离子型、阳离子型、非离 子型和两性离子型等，它 们具有不同的特性和应用 范围。
如肥皂、洗涤剂等，其分 子中的亲水基团被负离子 覆盖，具有较好的去污和 清洁能力。
不同物质具有不同的表面张力，因为分子 间的相互作用力不同。
气体在液体表面的溶解
气体在液体表面的溶解会使表面张力减小。
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毛细现象
毛细现象的定义
01 毛细现象
是指液体在细管或细孔隙中上升或下降的现象。
02 毛细管
是指细小的管道或孔隙，其直径通常小于液体的 最大分子直径，因此能使液体在管内或孔隙中产 生毛细现象。

植树、治沙与土地荒漠化
A
21
土地的盐碱化源于毛细现象抽吸地下水
A
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液体表面像张紧的弹性膜一样，具有收缩的趋势。
（1）毛笔尖入水散开，出水毛聚合； （2）蚊子能够站在水面上； （3）钢针能够放在水面上； （4）荷花上的水珠呈球形； （5）肥皂膜的收缩；
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 表面张力。
A
说明：①力的作用是均 匀分布的，力的方向与
液面相切； ②液面收缩至最小。
A
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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温度有关，温度越高， 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A杂质有关。
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不沾湿
A
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一、润湿和不润湿
用引起的。
如果液体对固体润湿， 则接触角为锐角。
如果液体对固体不润湿， 则接触角为钝角。
固
体
h
液体
容器口 径非常小， 附加压强的 存在将使管 内液面升高， 产生毛细现 象。
固 体
液体
容器口径 很小，附加 压强的存在 将使管内液
h
面降低，产 生毛化源于毛细现象抽吸地下水
灌溉以及水库会引起地下水 上升，如果达到土壤毛细作 用范围，蒸发就会使地下水 持续上升，水被蒸发，留下 矿物质，引起土地盐碱化。
液体分子从液体内部运动到附着层内分子间 作用力做正功（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。
固 体
f
A
液体

bernoulli方程方程h流体从水面到出口将重力势能转换为压力能再将压力能转换能再将压力能转换为动能为动能为动能为动能流体从水面到出口将重力势能转换为压力paghapbghb静止流体重力势能与压力能总和守恒总和守恒静止流体重力势能与压力能pvbernoulli方程方程h流体从水面到出口将重力势能转换为压力能再将压力能转换能再将压力能转换为动能为动能为动能为动能流体从水面到出口将重力势能转换为压力运动的速度完全相同完全相同出出流流流流速度速度出流是一个准静态过程准静态过程出流是一个与自由落体与自由落体运动的速度ppghv22常数常数不考虑流动的损失重力势能压力能和动能的总和守恒压力能和动能的总和守恒不考虑流动的损失重力势能ghv2?bernoulli方程方程h出出流流流流速度速度沿程阻力损失局部阻力损失局部阻力损失沿程阻力损失流体能量pghv22实际上逐步降低实际上逐步降低ppghv22常数常数不考虑流动的损失重力势能压力能和动能的总和守恒压力能和动能的总和守恒不考虑流动的损失重力势能ghgh2vv2???bernoulli方程方程h出出流流流流速度速度沿程阻力损失局部阻力损失局部阻力损失沿程阻力损失流体能量pghv22实际上逐步降低实际上逐步降低pghgh2v2?v??沿程阻力损失
专利申请日 1990.01.16
名称
鸳鸯壶
申请（专利权） 崔 富 胜
本实用新型涉及一种可以盛装各种液体
的鸳M鸯an壶d，ar由in壶d体uc、k 壶嘴、壶把和壶盖组成。
壶体内由隔板分隔成两个空腔，并分别与通 往壶嘴的通液道相通，在壶体顶部设有加液 孔，壶把上设有进气孔，使用时可随意选择 壶内任一种液体。该鸳鸯壶结构简单、造型 美观、制造容易、成本低，使用方便，特别 适合于家庭、食堂、餐厅使用。
液体表面 所接触的 有固体和 气体

21、要知道对好事的称颂过于夸大，也会招来人们的反感轻蔑和嫉妒。——培根 22、业精于勤，荒于嬉；行成于思，毁于随。——韩愈
23、一切节省，归根到底都归结为时间的节省。——马克思 24、意志命运往往背道而驰，决心到最后会全部推倒。——莎士比亚
25、学习是劳动，是充满思想的劳动。——乌申斯基
33、如果惧怕前面跌宕的山岩，生命 就永远 只能是 死水一 潭。 34、当你眼泪忍不住要流出来的时候 ，睁大 眼睛， 千万别 眨眼!你会看到 世界由 清晰变 模糊的 全过程 ，心会 在你泪 水落下 的那一 刻变得 清澈明 晰。盐 。注定 要融化 的，也 许是用 眼泪的 方式。
35、不要以为自己成功一次就可以了 ，也不 要以为 过去的 光荣可 以被永 远肯定 。
表面张力和毛细现象 11分析
31、别人笑我太疯癫，我笑他人看不 穿。(名 言网) 32、我不想听失意者的哭泣，抱怨者 的牢骚 ，这是 羊群中 的瘟疫 ，我不 能被它 传染。 我要尽 量避免 绝望， 辛勤耕 耘，忍 受苦楚 。我一 试再试 ，争取 每天的 成功， 避免以 失败收 常在别 人停滞 不前时 ，我继 续拼搏 。
谢谢！
ห้องสมุดไป่ตู้

神奇的表面张力和毛细现象赵理阳作者简介：赵理阳，男，14岁，四川师范大学附属实验学校初2013级7班。

摘要：表面张力及其引发的毛细现象在日常生活和生产中都有着广泛的应用。

本文列举了生活中有关表面张力和毛细现象的一些有趣实例，并予以解释分析，得出了这类现象的一般性结论。

关键词：表面张力；毛细现象生活中有很多有趣的东西值得我们去思考和探索，下面就是我们常见的一些感觉很神奇的现象：1）夏天的清晨，圆滚滚的露珠在荷叶上滚动，晶莹剔透。

荷叶上的水珠，较小的几乎呈现球形，较大的则由于重力中用呈现橄榄球状。

2）有些小昆虫“轻功”极好，可以做到“水上飘”，在池塘水面上行走自如。

3）家里用的不粘锅锅底跟荷叶一样，是怎么做到不粘水的呢？4）常言说“水往低处流”，植物的根茎和树干里面却是“水往高处走”，是什么力量把地下的水分输送到远离底面数十米高的树冠呢？实际上，这些都是液体的表面张力和毛细现象所引发的。

1. 什么是表面张力液体（如水、油等）具有一种使表面收缩的力量，它可以使整个表面处于紧绷的状态，这种力量叫做“表面张力”，荷叶上的水呈现球状，水龙头滴下的水滴呈现圆形，都是表面张力作用的结果。

表面张力是一种物理效应，水与空气相接触时，会形成一个表面层。

在这个表面层内存在着的相互吸引力就是表面张力，它能够使水的液面自动收缩。

处于水体表面层中的水分子比水体内部水分子稀疏，由于表面张力的作用，使得水体表层犹如一张绷紧的薄膜，有收缩趋势，从而使得水体尽可能地缩小它的表面面积。

球形是一定体积下表面积最小的几何形体，在表面张力的作用下，液滴总是力图保持球形。

树叶、荷叶上的的小水珠和焊接金属时熔化后的小滴焊锡是呈现球形的，这就是表面张力的作用。

由于表面张力，密度比水大的缝衣针和实心铝制硬币都可以漂浮在水面；密度比水大的水蜘蛛等能在水面上健步如飞。

杯子中的水，能高于杯口的平面呈球面，这也是因为表面张力。

2.浸润与不浸润分子物理学告诉我们，液体分子的内聚力作用在液体表面形成表面张力。

34336323j??????????????????????????????????精品文档一液体自由表面的形状及受力情况二附加压强弯曲液面下的附加压强气气液液b凸液面p0sffpa水平液面sffp0pc凹液面psffp0气气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p
2 73 10 1.01 10 5 1.44 10
5 3
1.11 10 ( Pa)
5
毛细现象及毛细管公式 一、润湿与不润湿 、 接触角：
水润湿玻璃
水银不润湿玻璃
润湿和不润湿取决于液体和固体的性质。 同一种液体，能润湿某些固体表面，但不能润 湿另一些固体表面。例如：水能润湿玻璃，但 不能润湿石蜡；水银不润湿玻璃，但能润湿锌 或铜。
实验表明，不同的液体对不同的固体润湿和不 润湿的程度不同。为表明这种润湿或不润湿的 程度，引入接触角的概念： 接触角：在液体、固体和空气交界处，做液体 表面的切面，此面与固体壁在液体内部所夹的 角度 就称为这种液体对该固体的接触角。


（1）当 为锐角时，液体润湿固体。 0 时， 完全润湿。 （2）当 为钝角时，液体不润湿固体。
思考题
如图所示：在一连通管 两端吹两半径不同的肥皂 泡A、B。开通活塞后，两 肥皂泡的半径是否变化？ 如何变？
RA
A
B
RB
例题：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P. ( 73 10 3 N / m)
2 解：水珠的液面是凸液面,所以 P P0 R 2 P P0 R

液体表面张力毛细现象
11、获得的成功越大，就越令人高兴 。野心 是使人 勤奋的 原因， 节制使 人枯萎 。 12、不问收获，只问耕耘。如同种树 ，先有 根茎， 再有枝 叶，尔 后花实 ，好好 劳动， 不要想 太多， 那样只 会使人 胆孝懒 惰，因 为不实 践，甚 至不接 触社会 ，难道 你是野 人。(名 言网) 13、不怕，不悔(虽然只有四个字，但 常看常 新。 14、我在心里默默地为每一个人祝福 。我爱 自己， 我用清 洁与节 制来珍 惜我的 身体， 我用智 慧和知 识充实 我的头 脑。 15、这世上的一切都借希望而完成。 农夫不 会播下 一粒玉 米，如 果他不 曾希望 它长成 种籽； 单身汉 不会娶 妻，如 果他不 曾希望 有小孩 ；商人 或手艺 人不会 工作， 如果他 不曾希 望因此 而有收 益。-- 马钉路 德。
55、 为 中 华 之 崛起而 读书。 —常成 于困约 ，而败 于奢靡 。——陆 游 52、 生 命 不 等 于是呼 吸，生 命是活 动。——卢 梭
53、 伟 大 的 事 业，需 要决心 ，能力 ，组织 和责任 感。 ——易 卜 生 54、 唯 书 籍 不 朽。——乔 特

夏天如果电冰箱因停电等原因 圈内的肥皂液薄膜时， 就会看到小
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流”是一个常识，那为什么墙体内和 体的密度、毛细管内壁的半径、当地 利用吸水纸（例如卫生纸）等的吸水
树木等植物体内的水会往高处“流” 重力加速度）。 从这个公式可以看 性质， 可以轻易吸掉不小心滴落在
呢？ 原来，这是液体表面张力作用的 出，只要毛细管足够细即 r 足够小， 书上的墨汁； 同样的方法可吸去衣
润玻璃，但能湿润锌。
就要“渴”死呢？ 不会。 原来，当根系
橄榄油在酒精溶液中呈球形
既然表面张力的本质是毛细现 处的水被植物“喝”了之后，地下水
象，那么毛细管内液体上升（对湿润 就会源源不断地沿着土壤中的毛细
和内聚力送上来） 吸到树顶的叶子 液体，例如水对于玻璃）或下降（对 管升上来补充……
中来了。 而这一系列的“吸”，都离不 不湿润液体，例如水银对于玻璃）的
（例如铺油毡） 和外墙防水层之外， 四处渗漏成灾。
高达百余米，最高达 156 米！ 所以，
在装修时还要用专门的防水剂做好
当然， 使内墙壁潮湿的原因很 包括这棵杏仁桉、高 142 米的红杉、
内墙防水层， 以彻底切断这些毛细 多，例如江南梅雨季节的潮湿。 此时 高 132 米的王桉等，才是“毛细管送
管。 其中，外墙防水层防止雨水等从 应加强通风（晴天多开窗），用生石 水”的“大巫”！
面，形成更多更细的毛细管，以便把 地下的水分引上来。 在动物体的组 织中， 毛细现象的应用更是随处可 见— ——毛 细 血 管 就 是 典 型 的 实 例 。 由此可见， 毛细现象对于宇宙生命
的橄榄油球实验， 从而看到液体的 “庐山真面目”— ——球形。 取适当比 例的水和酒精混合，把（一滴）橄榄 油滴进去之后， 它会悬浮在酒精溶 液中间。 此时，如果您用的是方形容

第二章 毛细现象要求：了解表面张力和表面自由能的定义，产生机理，它们之间的关系；理解《表面物理化学》四大定律之一的Young-Laplace formula 的含义，掌握其应用；掌握毛细现象产生机理及其重要意义；了解液体表面张力的测定方法§2.1表面自由能和表面张力 §2.1.1 表面自由能1、定义系统增加单位表面积时所需做的可逆功，也可以说是单位表面积的表面相分子与本体相分子相比，所具有的额外的势能，这种势能只有分子处于表面时才有，所以叫表面自由能，单位为：J/m 2。

2、表面自由能产生的机理由于表面或界面的分子或原子与本体相的分子或原子相比，其所受到的键力不平衡，从而存在着表面或界面不饱和键力。

表面不饱键力的存在是表面自由能产生的根本原因。

图2-1 不饱和键力示意图物质结构不一样，不饱和键力大小不一样，离子键物质不饱和键力>原子键物质>分子键物质。

根据热力学原理，有不饱和键力的表面，是热力学上不稳定的体系，一有机会就要想法补偿：（1） 在真空中，则表面不饱和键力能得不到任何补偿；（2） 在空气中，由于氧、氮分子密度低，又是非极性分子，所以表面不饱和键力能得到的补偿很小；（3）－－－ O －－－－ －－－－－－－－－－ －－－－－－－－－－－ －－ O －－－－－－－ －－－－－－－－－补偿。

3、表面或界面越大的体系，表面能越大，这些体系都是不稳定体系 （1） 微细颗粒体系是不稳定体系，容易聚团； （2） 油水混合体系是不稳定体系，容易分层；（3） 材料中的裂缝体系，热力学上也不稳定，存在着很强的作用力； 4、表面能： S G A G ⋅=∆§2.1.2 表面张力定义：沿液体表面切线方向，单位长度上所受到的，使液体表面收缩的力，叫表面张力，其是纯粹物质表面层分子间实际存在的力，单位：N/m, dyne/cm 。

§2.1.3 表面张力与比表面自由能的关系如图2-2所示的皂膜拉伸示意图。