《液體的表面現(xiàn)象》PPT課件

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1、數(shù) 理 教 研 室 植 物 花 瓣 和 葉 面 上 的 露 珠 液 體 除 了 具 有 流 體 的 一 般 特 性 外 ， 它 還 有一 個 特 殊 的 重 要 性 質(zhì) ， 即 表 面 特 性 (surface characterization )。 液 體 與 氣 體 和 固 體 相 接 觸 時 都 有 一 界 面 ，處 于 界 面 的 分 子 同 時 受 到 同 種 分 子 以 及 氣體 或 固 體 分 子 的 作 用 力 ， 因 而 產(chǎn) 生 一 系 列的 特 殊 現(xiàn) 象 ， 稱 之 為 液 體 的 表 面 現(xiàn) 象( )。 本 次 課 內(nèi) 容一 、 液 體 的 表 面 張 力 surfac

2、e tension二 、 附 加 壓 強 additional pressure 三 、 毛 細(xì) 現(xiàn) 象 與 氣 體 栓 塞 capillarity & air embolism 四 、 表 面 活 性 物 質(zhì) surfactant 五 、 小 結(jié) summary 表 面 層 B分 子受 力 為 0分 子 作用 球 10-9mB 1、 表 面 層 -液 表 下 厚 度 等 于 分 子 作 用 半 徑 的 一層 液 體 稱 為 表 面 層 surface layer .表 面 層 內(nèi) 的 分 子 都 有 往 液 體 內(nèi) 部 遷 移 的 趨 勢 ,從 而使 液 體 表 面 面 積 趨 于 縮 小

3、.A A處 分 子 受力一 、 液 體 的 表 面 張 力 它 們 為 什 么 可 以漂 在 水 面 上 F FL2、 表 面 張 力 ： 液 體 表 面 內(nèi) 存 在 的 使 其 表 面 積有 收 縮 成 最 小 的 趨 勢 的 張 力 。LF 表 面 張 力 系 數(shù) 、 方 向 ： 與 表 面 相 切 ， 與 面 內(nèi) 分 界 線 垂 直 。 、 大 小 ： 3、 液 體 的 表 面 能 surface energy 表 面 層 內(nèi) 的 分 子 比 液 體 內(nèi) 部 的 分 子 具 有 更 多 的 勢 能 。表 面 積 越 大 ， 勢 能 越 大 。 系 統(tǒng) 的 能 量 有 減 小 到 最 小

4、的趨 勢 ， 所 以 只 要 有 可 能 ， 表 面 積 將 減 到 最 小 。 如 果 要 增 加 液 體 的 表 面 積 ， 就 得 作 功 把液 體 內(nèi) 部 分 子 移 到 表 面 層 ， 從 而 增 加 了液 面 的 勢 能 。 表 面 能 surface energy ： 液 體 表 面 的 勢 能 二 、 曲 面 下 的 附 加 壓 強1、 定 義 ： 液 體 表 面 為 曲 面 時 ， 表 面 張 力 有 拉 平 液 面 的 趨 勢 ， 致 使 液 面 內(nèi) 的 壓 強 與 液 面 外 的 壓 強 不 同 而 產(chǎn) 生 的 壓 強 差 。 外P外P TTrR P外P內(nèi) 2 sin2

5、sin2sinsin22sin sinsin R RLTT RrL Rr TT 2、 拉 普 拉 斯 公 式 （ 球 形 液 面 下 的 附 加 壓 強 ）T單 位 長 度 的 表 面 張 力 ： TTrR P外P內(nèi) 222 sinRPrPSPF 外外外外 222 sinRPrPSPF 內(nèi)內(nèi)內(nèi)內(nèi)穩(wěn) 定 時 （ 平 衡 ） ： 22222 sinsin2sin RPRRP FTF 內(nèi)外 內(nèi)外 RPP )(2 外內(nèi) RPRPP 22 外內(nèi) 拉 普 拉 斯 公 式 F內(nèi) P外P內(nèi)F外T液 體 內(nèi) 、 外 附 加 壓 強 凹 液 面 ： P內(nèi) P外 ， P P外 ， P 0 RPRPP 22 外內(nèi) R

6、PP 2 內(nèi)外 P外P內(nèi)P P外P內(nèi)PR R2 R1 C AB22RPP AB 解 ： 小小 內(nèi) 大大 內(nèi) RPP RPP 4400 4、 球 形 氣 泡 （ 肥 皂 泡 ）21 22 RRPP AC 12RPP BC RPP RRR AC 421 900 不 潤 濕 三 、 毛 細(xì) 現(xiàn) 象 和 氣 體 栓 塞 1、 毛 細(xì) 現(xiàn) 象 內(nèi) 聚 力 ： 液 體 分 子 之 間 的 吸 引 力 。 附 著 力 ： 液 體 分 子 與 固 體 分 子 之 間 的 吸 引 力 。潤 濕 ： 附 著 力 大 于 內(nèi) 聚 力 ， 液 體 與 固 體 的 界 面 有 擴 大 的 趨 勢 ， 固 體 被 潤 濕

7、 。 毛 細(xì) 管 ： 內(nèi) 經(jīng) 很 小 的 細(xì) 管 。 毛 細(xì) 現(xiàn) 象 ： 將 毛 細(xì) 管 的 一 端 插 入 液 體 中 ， 管 內(nèi) 的 液 面 會 出 現(xiàn) 上 升 或 下 降 ， 這 種 現(xiàn) 象 稱 為 毛 細(xì) 現(xiàn) 象 。潤 濕 不 潤 濕 對 于 潤 濕 管 壁 的 液 體 RPP 2 內(nèi)外凹 液 面 cos0rR PPPP A 內(nèi)外 rPP A cos20 00 cos2 PrPPA cos2 grh (植 物 水 分 的 輸 送 、 動 物 毛 細(xì) 血 管 ) 00 )cos2( PghrP ghrPghPP AB )cos2( 00PPP CB C BAP0 P0Rr P0T A h

8、 2、 氣 體 的 栓 塞P 左 P左P右 P右P左P左 P右 P右P左 = P右 P左 P右PnPP P PP PPP P 液 體 在 細(xì) 管 中 流 動 時 ， 如 果 液 體 中 有 較 多 氣 泡 ， 液體 的 流 動 則 可 能 發(fā) 生 阻 塞 ， 這 種 現(xiàn) 象 稱 為 氣 體 的 栓 塞 。 四 、 表 面 活 性 物 質(zhì) surfactant 溶 液 的 表 面 張 力 系 數(shù) 是 由 溶 液 本 身 的 性 質(zhì) 決 定 的 。當(dāng) 在 一 種 溶 液 中 加 入 另 一 種 物 質(zhì) 時 ， 溶 液 的 表 面張 力 系 數(shù) 將 可 能 改 變 。 水 的 表 面 活 性 物 質(zhì)

9、 有 ： 膽 鹽 、 肥 皂 、 蛋 黃 素 等 。 能 夠 減 小 溶 液 表 面 張 力 系 數(shù) 的 物 質(zhì) ， 稱 為 表 面 活 性 物 質(zhì) 。 肺 泡 的 物 理 現(xiàn) 象 肺 泡 內(nèi) 壁 附 著 有 一 層 特 殊 的 肺 液 ， 類 似 于一 個 個 相 互 連 通 的 微 液 泡 。 肺 泡 的 物 理 現(xiàn) 象 大 肺 泡 的 表 面 活 性 物 質(zhì) 的 濃 度 小 于 小 肺 泡 的 表 面 活 性 物 質(zhì) 的 濃 度 ， 所 以 大 泡 的 表 面 張 力 系 數(shù) 大 于 小 泡 的 表 面 張 力 系 數(shù) 。 這 樣 ， 大 肺 泡 不 會 越 來 越 大 ， 小 肺 泡

10、也 不 會 越 來 越 小 。 正 常 呼 氣 后 ， 肺 泡 通 常 穩(wěn) 定 在 它 最 大 尺 寸 的 四 分 之 一 ，即 肺 內(nèi) 還 有 余 氣 ， 這 使 接 下 來 的 吸 氣 變 得 容 易 一 些 。新 生 兒 的 肺 泡 因 受 附 加 壓 強 而 完 全 閉 合 ， 所 以 要 靠 大聲 啼 哭 的 強 烈 動 作 進(jìn) 行 第 一 次 呼 吸 以 克 服 肺 泡 的 表 面張 力 而 獲 得 新 生 。 液 體 表 面 層表 面 張 力 表 面 能 附 加 壓 強 應(yīng) 用接 觸 角 毛 細(xì) 現(xiàn) 象 氣 體 栓 塞 表 面 活 性 物 質(zhì)表 面 張 力 系 數(shù) 五 、 小 結(jié) summary