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表面张力课件

表面张力课件

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作用在小面元ΔS周界线Δｌ上的表面 张力为
Δf ＝α×Δｌ
Δf 可以被分解为Δf１和Δf２，由于Δf２与 半径ｏｃ垂直，对附加压强不起作用，
故不考虑。
而Δf１的方向指向液体内部，其值为
Δf１ =Δl sinφ=α×Δl sinφ
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作用于ΔS整个周界线－－即其周长上的 表面张力，指向液体内部的分力总和为
即增加单位液面所增加的势能。
由上式可知，α在数值上等于增加单位液 面时外力所作的功，从能量的角度看，其大小 等于增加单位液面时所增加的表面自由能。
那么液体表面能的减小可以通过下面任 一种自动过程来实现：
自动减小S；
自动减小α；
S和α两PPT学者习交都流 同时自动减小。
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二、曲面下的附加压强
Hale Waihona Puke PPT学习交流PC
PA
4
R
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19
一、毛细现象和气体栓塞 １、 毛细现象
（１）润湿现象 当液体和固体接触 时，液固界面之间会出现两种现象：
润湿和不润湿现象。
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同一种液体，对不同的固体来说，
它可以是润湿的，也可以是不润湿的。 润湿和不润湿现象就是液体和固体接触 处的表面现象。其差别是由液体分子与 固体分子之间的相互作用而形成的。可 以用其分子间相互作用力的大小来解释。
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4
如果以10-9m为半径作一球面， 显然则只有在这个球面内的分子才 对位于球心上的分子有作用力。
分子作用球——分子引力作用范围是 半 径 为 10-9m 的 球 形 ， 球 的 半 径 称 为 分子作用半径。

大学物理实验PPT-液体表面张力剖析

大学物理实验PPT-液体表面张力剖析
实验四 电位差计
F U B
B 表示力敏传感器的灵敏度，单位为V /N 。
实验内容及步骤
• 测量力敏传感器的灵敏度 • 测量水的表面张力系数
测量力敏传感器的灵敏度 B
1. 开机预热 15 分钟 2. 吊蓝放在力敏传感器的挂钩上
3. 电压表调零 4. 7 个 0.5 g 片码依次放入吊盘中，记下U0→U7
5. 依次取走片码，记下U7 → U0
2
3
4
5
B 代入D1、D2
附：水的表面张力系数α的标准值
系数α N/m 水温 t°C
0.074 22 0.073 22
10
15
0.072 75 20
0.071 97 25
0.071 18 30
思考题
1.本实验操作中，误差来源可能在哪些方面，应 如何避免。 2.简述液体表面张力系数α的影响因素。
下周实验
测量液体表面张力系数α
测量吊环拉断液柱前一瞬间环受到拉力F1对应的电压值U1 测量水柱拉断脱离液面吊环受力为F2对应的电压值U2
f
(D1 D2 )
(U1 U 2 )
B (D1 D2 )
(N / m)
液体表面张力系数α测量
测量次数
1
U1（mv）
U2（mv）
内径:3.310cm ；外径:3.496cm
拉脱法测定液体表面张力系数
实验装置
调节架
升降台
表面张力系数
想象在液面上划一条直线，表面张力就表现为直线 两旁的液膜以一定的拉力相互作用。拉力 f 存在于表面 层，方向与直线垂直，大小与直线的长度 L 成正比， 即
式中α称为表面张力系 数，它等于沿液面作用在分 界线单位长度上的表面张力, 其单位为N·m-1。它的大小 与液体的成分、浓度以及温 度有关。

液体的表面张力资料ppt课件

液体的表面张力资料ppt课件

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2019
-
2.液体表面层分子的分布特点 (1)液体内部分子的分布特点:液体内部的任何一个分子都会 受到邻近分子的引力和斥力,分子斥力作用的距离极小,分
子引力的作用距离相对较大,每个分子与最邻近的分子引
力和斥力相抵消,而较远处分子对这个分子的作用表现为 大小不等的引力,可以认为分子受到周围间隔数个分子的 吸引力,在液体内部的分子被其它分子包围,在各个方向上 受到邻近分子的引力是相等的,引力的合力为零.
B.分子的分布比液体内部密,分子间的作用力表现为斥力
3
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-
2.表面张力及其微观解释 一个薄层 (1)液体的表面层:液体与气体接触的表面存在的__________.
吸引 的力. (2)表面张力:液体表面层各部分间相互______
稀疏 即表面层分子 (3)产生原因:表面层分子的分布比内部______, 大 间距离比液体内部分子间的距离__________.
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-
c.液体的流动性:液体分子间距离小,分子密集在一起,液体分 子主要表现为在平衡位置附近做微小振动,但是,液体分子 没有长期固定的平衡位置,液体分子可以在液体内移动,不 能形成特定的形状,这是液体具有流动性的原因. d.液体的扩散特点:液体中的扩散现象是由液体分子的运动产 生的.液体分子的移动比固体分子的移动要容易的多,所以 液体扩散比固体的扩散要快.
第三章 液体 第一节 液体的表面张力
1
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-
1.液体表面的收缩趋势 (1)液体的表面现象 小昆虫能在水面上跑来跑去,或停在水面上而不陷入水中;轻 浮 在水面上.仔细 放在水面上的钢针或硬币也能__________ 观察后发现,钢针或硬币被水面托住时,与它们接触的液面 橡皮膜 稍有弯曲,像压在张紧的______________上一样,这时液 支持力 面给了钢针或小物体向上的______________ 作用. 自由下落过程中的小液滴,或植物叶面上的小露珠也都呈现

1液体的表面张力详解

1液体的表面张力详解

表面张力的演示实验（1）
圆形金属框上沾有肥皂泡沫，若将膜面上的棉线圈内部的 膜戳破，那么棉线圈将被液体的表面张力拉成圆形；
表面张力的演示实验（2）
橄榄油滴 浮在同密度的水和酒精 的混合液体中，由于表面张力的 作用，油滴形成完美的球形。
一、表面张力
1.现象： (1).液体表面有收缩到最小的趋势；
f
P0
A B
S
Ps
f
P
PB＝P0 ps
ps为正;
附加压强使得液体内部压强大于外部压强。
2）凹液面时，如图S周界
上表面张力的合力指向外 部，S好象被拉出，液面 内部压强小于外部压强， 液面下压强：
f
P0 Ps
A B
S
P
f
PB＝P0 ps
总之：附加压强使弯曲液面内外压强不等，与液面 曲率中心同侧的压强恒大于另一侧， 任何弯曲液面都对液体产生附加压强；
• 体积一定, 球体的表面积最小;
(4). 表面张力系数（定义一） 设想在液面上画一条直线 段，线段两侧液面均有收缩的 趋势，即有 表面张力作用，该 力与液面相切 , 与线段垂直， 指 向各自的一方,分别用F 和F′表 示，这恰为一对作用力与反作 用力， F = -F′。
F
F
由于线段上各点均有表面张力作用 ,线段越长 ,则 合力越大。设线段长为l ,则：F = l 。
小 结
一、表面张力 1. 表面张力: f =l 二、弯曲液面的附加压强 1. 平液面: P P0 2.凸液面: P P0 Ps 2. 表面能: E S
3.凹液面: P P0 Ps
4.单球形液面:
2 (1) 凸液面(如气中液滴) ：P P0 R 2 ( 2) 凹液面(如液中气泡) ：P P0 R 5.球形液泡: 4

表面张力课件PPT

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2021/3/10
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实验表明：f1、f2都与液面相切，并 与分界线MN相垂直，大小相等，方向相 反。而表面张力的大小F是和液面设想的 分界线MN的长度L成正比的，因此有
F =αL
α——液体的表面张力系数，其在数值上 等于沿液体表面作用在分界线单位长度上 的表面张力。
在国际单位制中，α的单位是（N·m-1）。
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外力所作的功为
E A
S S
（J·m-2）
即增加单位液面所增加的势能。
由上式可知，α在数值上等于增加单位液 面时外力所作的功，从能量的角度看，其大小 等于增加单位液面时所增加的表面自由能。
那么液体表面能的减小可以通过下面任 一种自动过程来实现：
自动减小S；
自动减小α；
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表面张力产生的原因，可以用分 子间相互作用的分子力来加以解释。为10-10m。
当两个分子间的距离 r = r0 时，分 子间的作用力为零。
当两分子间的距离大于r0而在10-10～ 10-9m时，分子间的作用力表现为引力;
而当分子间的距离大于10-9m时， 引力很快趋于零。
所不同。
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可见,位于液体表面层内的液 体分子都受到了一个指向液体内部 的力的作用。在这些力的作用下， 液体表面就处于一种特殊的紧张状 态，在宏观上表现为一个被拉紧的 弹性薄膜而具有表面张力。
为了定义表面张力，我们可以设 想在液面上有一条线段MN，它把液 面划分成1和2两部份，如下图所示。
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P 2
R
此式表明，球形液面的附加压强和表面张力 系数成正比，与曲率半径R成反比。曲率半 径越小，附加压强越大。

表面张力ppt课件

表面张力ppt课件

1880 1808
丙酮(液)
23.7
293 Hg(液)
485 293
正辛醇(液／水) 8.5
293 NaCl(固) 227 298
正辛酮(液)
27.5
293 KCl(固)
110 298
正己烷(液／水) 51.1
293 MgO(固) 1200 298
正己烷(液)
18.4
正辛烷(液／水) 50.8
293 CaF2(固) 450 78
精品课件
60
66.18 19.01 21.9 18.6 23.81 23.7
80
62.61 16.2 21.53 21.3
100
58.85 15.7 19.39
33 33
（4）压力的影响。
a．表面分子受力不对称的程度 ↓
P↑
b．气体分子可被表面吸附，改变, ↓
↓
c．气体分子溶于液相
感谢亲观看此幻灯片，此课件部分内容来源于网络， 如有侵权请及时联系我们删除，谢谢配合！
精品课件
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例2．水的比表面自由能与摄氏温度t℃ 的关系式为：
γ(× 10-3N·m-1)= 75.64 - 0.14t/℃，若水的表面改变时，总体积 不变，试求10℃、p 下，可逆地使水表面积增加5 cm2，必需做 多少功？从外界吸收多少热？
解：t = 10℃，
( 7 . 6 5 0 . 1 4 1 4 ) 1 0 3 0 7 . 2 4 1 4 3 N 0 m 1
总面积 A s 2 2 .3 1 9 2 0 1 0 .2 1 6 1 0 7 3 .0 1 1 3 m 2 0
as2 A m s23.0 0.0 1 10 30 1 3.0 1 160 m 2/kag s 10.4 8m 32/k

高中物理 课件第3章-第1节 液体的表面张力


2．液体表面分子的分布 液体表面附近的分子由平衡位置向外运动时，因为外部空气和蒸汽分子对 它的斥力很小，不起显著作用，它只受到内部分子的吸引力，因此使它恢复到 平衡位置的作用力就没有在液体内部时大，使得表面层里的分子振动的振幅要 比液体内部分子的振幅大，一些动能大的分子就有可能冲出吸引力范围，成为 蒸汽分子，结果形成表面层里的分子分布比液体内部的分子分布稀疏，分子间 的距离就比较大(r＞r0)．
[再判断] 1．液体的表面都有收缩的趋势．(√) 2．昆虫不落入水中，是因为受到了向上的支持力．(√) 3．体积相同的各种形状物体中，球形物体表面积最大．(×) [后思考] 小木船漂浮在水面上是由水面的收缩趋势引起的吗？
【提示】 不是．小木船漂浮在水面上是由小木船受到了水对船的浮力引 起的，而不是由水面的收缩趋势引起的．
【解析】 液体表面层内分子比液体内部分子分布稀疏．在液体内部分子
间的距离是 r＝r0，分子引力和分子斥力相等，对外表现的分子力为零．在表面 层，分子间的距离是 r>r0，分子间的作用力表现为相互吸引，它的作用是使液
体表面绷紧，有收缩的趋势，A、B 错误，CE 正确；表面层上方的气体分子对液 体表面分子的吸引力很小，可以忽略，不是使液体表面收缩的原因，故 D 错误．知识点学一业分
层
测
第 1 节 液体的表面张力
评
知 识 点 二
学习目标 1.知道液体表面的收缩趋势，理解液体 表面存在表面张力现象．(重点) 2．从微观角度了解液体表面张力的成 因．(难点)
知识脉络
液体表面的收缩趋势
[先填空] 1．实验：回形针、硬币漂在水面上 (1)现象：当回形针或硬币漂浮在水面上时，托起回形针或硬币的水面 稍有弯曲 ，就像放有圆形小物品的橡皮膜稍有弯曲一样． (2)结论：液面给回形针或硬币等小物品施加了向上的支持力．
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橄榄油滴浮在同密度的水和酒精 的混合液体中，由于表面张力的 作用，油滴形成完美的球形。
一、表面张力
1.现象：
(1).液体表面有收缩到最小的趋势；
(2).液面像紧绷的弹性薄膜。
说明：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)表面层：在液体与气体交界面，厚度等于分
子有效作用距离(=10-8 m) 的一层液体。 (2)表面张力：液体的表面层中有一种使液面尽
力克服分子间引力做功，液体表面能增加，若用△E 表示表
面能增量，则：
EWS
E W
S S
表面张力系数在数值上等于增加单位液体表面积时，外力所 需做的功，或增加单位液体表面积时，所增加的表面能—— 比表面能；
二：附加压强的产生
1.平液面
P0
f A S f B
P
在液体表面上取一小面积△S ,由于液面水平，表 面张力沿水平方向， △S 平衡时，其边界表面张 力相互抵消,△S 内外压强相等：
液泡内压强大于液泡外压强，并与半径成反比。
同样处在大气压下，液泡半径越小，内外的压强 差越大;
补充： ※向带有活塞的三通玻璃管 吹气使两端分别挂上大小不一的肥 皂泡，旋转活塞使两气泡连通，观 察气泡的变化?
发现小泡将越来越小，大泡越胀 越大。这就是小泡的附加压强大于 大泡的附加压强的缘故。
五、润湿与不润湿
1. 定义 润湿: 液体沿固体表面 延展的现象，称液体润 湿固体。(水—玻璃)
sin r
R
P内P外

2
R
P内 P外

2
R
——拉普拉பைடு நூலகம்公式
2 附加压强：ps R ——球形液面附加压强公式
球形液面附加压强与表面张力系数成正比，与球面半径R成反比。 适用于任何液面：球面、半球面、凹凸面，R是液面处的曲率半径； 半径越小，附加压强越大；半径越大，附加压强越小； 半径无限大时，附加压强等于零，这正是水平液面的情况。
补充例4 如图，在内半径r＝0.3mm的细玻璃管中注水，一部 分水在管的下端形成一凸液面，其半径为3mm，管中凹液面 的曲率半径与毛细管的内半径相同。求管中所悬水柱的长度h。
设水的表面张力系数 ＝7310-3 N／m.
PA

P0

2
R
2
PB P0 r
PAPBgh
h2gR 11r5.4cm
如图所示，铁丝框上挂有液膜，表面
张力系数为 ，将AB边无摩擦、匀速、 等温地右移△x，在AB边上加的力为： F =2 l ，则在这个过程中外力F 所
做的功为:
W F x 2 l x S
A A f F
B B
其中△S = 2l△x ,是AB 向右移动过程中液面面积的增量。外
P外
r
l
F//
l
p内
R F
F

沿边缘线一周，F//相互抵消，作 用在球冠边缘线上 的表面张力的合 力为：
F F F s is n i l n l sin
l2r
受力平衡： P 内 r2P外 r2F
P内P外2srin
PB = PA
2. 液面弯曲
P0
1)凸液面时，如图S周界上 表面张力沿切线方向，合力 指向液面内，S好象紧压在 液体上，使液体受一附加压 强 ps ， 由 力 平 衡 条 件 ， 液 面 下液体的压强：
f A S f
B
Ps P
PB＝P0ps ps为正;
附加压强使得液体内部压强大于外部压强。
凸液面：pi

p0

2
R
凹液面：pi

p0

2
R
四.球形液泡的内、外压强差
如图,由于球形液泡很薄，有内
外两个表面，内外膜半径近似相 等，设A、B、C 三点压强分别为
PA 、PB 、PC ，则：
CB A R O
2
PB PA R
PB

PC

2
R
2
2
PARPCR
4
PC PA R
向各自的一方,分别用F 和F′表 示，这恰为一对作用力与反作
F
用力， F = -F′。
由于线段上各点均有表面张力作用,线段越长,则
合力越大。设线段长为l ,则：F = l 。
为表面张力系数，表示液体表面单位长度直线段
上的表面张力，单位：N / m 。
(5). 表面张力系数与表面能增量（定义二）
1液体的表面张力讲解
表面张力现象
为什么水面上的小昆虫能在水面上 行走，而不会沉入水中？
牛奶滴落在盘中的瞬间飞 溅情形，呈现球状，在盘 上方的牛奶呈现近乎完美
的球形？
表面张力的演示实验（1）
圆形金属框上沾有肥皂泡沫，若将膜面上的棉线圈内部的 膜戳破，那么棉线圈将被液体的表面张力拉成圆形；
表面张力的演示实验（2）
可能收缩成最小的宏观张力。
(3)表面张力产生的微观本质
①分子力观点：
表面张力是由于液体表面层内分子间相互 作用与液体内部分子间相互作用不同。
②从能量观点来分析
把分子从液体内部移到表面层，需克服 f⊥ 作功;外 力作功,分子势能增加,即表面层内分子的势能比液体 内部分子的势能大，表面层为高势能区;
• 任何系统的势能越小越稳定，所以表面层内的分子有尽 量挤入液体内部的趋势，即液面有收缩的趋势，使液面 呈紧张状态，宏观上就表现为液体的表面张力。
• 体积一定, 球体的表面积最小;
(4). 表面张力系数（定义一）
设想在液面上画一条直线 F
段，线段两侧液面均有收缩的
趋势，即有表面张力作用，该
力与液面相切,与线段垂直，指
三、球形液面的附加压强---拉普拉斯公式
设有一半径为R的球形液滴，其表 面张力系数为，是凸液面，则液 滴表面层内外的压强:
P内 ＝P外ps
在液体表面，取微小球冠形液 体元，球冠的边缘线l存在表面张 力F，沿球冠表面切线方向。
由于球冠很小，忽略其重力。
受力分析：
P内r2, P外r2, 表面张力F
2）凹液面时，如图S周界 上表面张力的合力指向外 部，S好象被拉出，液面 内部压强小于外部压强， 液面下压强：
P0 Ps
f A S f
B
P
PB＝P0ps
总之：附加压强使弯曲液面内外压强不等，与液面 曲率中心同侧的压强恒大于另一侧，
任何弯曲液面都对液体产生附加压强；
附加压强方向恒指向弯曲液面的曲率中心；