液体的表面张力ppt课件.ppt

1、. 第第1章章 流体力学流体力学l 基本概念基本概念 流体：具有流动性的液体和气体；流体：具有流动性的液体和气体；l 基本内容基本内容 流体静力学流体静力学 流体动力学流体动力学 1.2 液体的表面现象液体的表面现象l 理解液体表面张力产生的微观本质理解液体表面张力产生的微观本质;l 掌握掌握表面张力系数的两种定义表面张力系数的两种定义;l 掌握掌握弯曲液面的附加压强及计算弯曲液面的附加压强及计算;l 掌握掌握毛细管现象中的朱仑公式。毛细管现象中的朱仑公式。.叶面：疏水、不吸叶面：疏水、不吸水的表面，永遠保水的表面，永遠保持一塵不染持一塵不染。荷花效应荷花效应.大珠小珠落玉盘大珠小珠落玉盘.水

2、黾的高明之处：水黾的高明之处：1、既不会划破水面，也不会、既不会划破水面，也不会浸湿自己的腿。浸湿自己的腿。 2、它在水面上每秒钟可滑行、它在水面上每秒钟可滑行100倍于身体长度的距离，这倍于身体长度的距离，这相当于一位身高相当于一位身高1.8米的人以米的人以每小时每小时400英里的速度游泳。英里的速度游泳。.问题问题1：为什么小液滴和小气泡总是成球状而不会为什么小液滴和小气泡总是成球状而不会成别的几何形状（如立方体、多角形等）？成别的几何形状（如立方体、多角形等）？问题问题2：水在玻璃管中呈凹形液面（弯月面），而水在玻璃管中呈凹形液面（弯月面），而汞在玻璃管汞在玻璃管(如血压计如血压计)中却

3、呈凸形液面，为什么？中却呈凸形液面，为什么？问题问题3：肌注、输液、输血时要防止气泡进入肌注、输液、输血时要防止气泡进入,为什为什么？么？液体的性质与其微观结构有关液体的性质与其微观结构有关 液体具有一定的体积，不易压缩。液体具有一定的体积，不易压缩。 液体分子间距较气体小了一个数量级液体分子间距较气体小了一个数量级 , ,为为1010-10-10 m，分子排，分子排列较紧密，分子间作用力较大列较紧密，分子间作用力较大, ,其热运动与固体相似其热运动与固体相似 , ,主要主要在平衡位置附近作微小振动。在平衡位置附近作微小振动。 液体没有一定形状，并具有流动性。液体没有一定形状，并具有流动性。

4、这是由于液体分子振动的平衡位置不固定，是近程有序，这是由于液体分子振动的平衡位置不固定，是近程有序，即在很小范围内在一短暂时间里保持一定的规则性。即在很小范围内在一短暂时间里保持一定的规则性。概概 述述 由于液体分子间距小，分子间相互作用力较大，由于液体分子间距小，分子间相互作用力较大，当当液体液体与与气体气体、固体固体接触时，交界处由于接触时，交界处由于分子力作分子力作用用而产生一系列特殊现象，即：而产生一系列特殊现象，即：液体表面现象液体表面现象。.表面张力现象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

5、的球形？表面张力的演示实验（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；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（表面张力的演示实验（2）橄榄油滴橄榄油滴浮在浮在同密度同密度的水和酒精的水和酒精的混合液体中，由于表面张力的的混合液体中，由于表面张力的作用，油滴形成作用，油滴形成完美的球形完美的球形。第第1.21.2节节 液体的表面张力液体的表面张力一、表面张力一、表面张力1.1.现象：现象：说明：说明：液面上存在沿表面的收缩力作用，这种力液面上存

6、在沿表面的收缩力作用，这种力只存在于液体表面。只存在于液体表面。(2).(2).液面像紧绷的弹性薄膜。液面像紧绷的弹性薄膜。(1).(1).液体表面有收缩到最小的趋势；液体表面有收缩到最小的趋势；2.2.表面张力表面张力(1)(1)表面表面层：层：在液体与气体交界面，厚度等于分在液体与气体交界面，厚度等于分子有效作用距离子有效作用距离( =10-8 m) 的一层液体。的一层液体。(2)(2)表面张力：表面张力：液体的表面层中有一种使液面尽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。可能收缩成最小的宏观张力。分子力观点：分子力观点：表面张力是由于液体表面层表面张力是由于液体表面层内分子

7、间相互内分子间相互作用与液体内部分子间相互作用不同。作用与液体内部分子间相互作用不同。分子作用球分子作用球( (约约10-8 m) ：在液体内部在液体内部P P点任取一分子点任取一分子A , ,以以A为球心，以分子有效作用为球心，以分子有效作用距离为半径作一球，称为距离为半径作一球，称为分分子作用球子作用球 。球外分子对。球外分子对A 无无作用力，球内分子对作用力，球内分子对A 的的作作用力对称分布，合力为零。用力对称分布，合力为零。(3)(3)表面张力产生的微观本质表面张力产生的微观本质分子力：在液体內部的分子之间，分子力：在液体內部的分子之间，彼此互相吸引力，忽略了斥力；彼此互相吸引力，忽

8、略了斥力；.分子间既有引力作用分子间既有引力作用 又有斥力作用又有斥力作用平衡位置平衡位置斥力起主要作用斥力起主要作用0 frro0 frro0 frro0 fRr引力起主要作用引力起主要作用v12rdv12=0R分子有效作用半径分子有效作用半径分子力是短程力！分子力是短程力！m810m1010 fod 0rRr斥力引力分子有效直径分子有效直径 dfffn 从表面层从表面层中中Q、R、S点点任取一分子，其分子作任取一分子，其分子作用球一部分在液体外，空气密度比水小，破坏用球一部分在液体外，空气密度比水小，破坏了表面层的分子受力的球对称性；了表面层的分子受力的球对称性；n 其受合力与液面垂直，指

9、向液体内部，这使得其受合力与液面垂直，指向液体内部，这使得表面层内的分子与液体内部的分子不同表面层内的分子与液体内部的分子不同, ,都受都受一个指向液体内部的合力一个指向液体内部的合力 f n 越靠近表面，受到的越靠近表面，受到的f f 越大；越大；n 在在f f 作用下，液体表面的分子作用下，液体表面的分子 有被拉进液体内部的趋势。有被拉进液体内部的趋势。n在宏观上就表现为液体在宏观上就表现为液体表面有收缩的趋势。表面有收缩的趋势。 任何系统的势能越小越稳定，所以表面层内的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，即液面有收分子有尽量挤入液体内部的趋势，即液面有收

10、缩的趋势，使液面呈紧张状态，宏观上就表现缩的趋势，使液面呈紧张状态，宏观上就表现为液体的表面张力。为液体的表面张力。 体积一定体积一定, , 球体的表面积最小球体的表面积最小; ;从能量观点来分析从能量观点来分析u把分子从液体内部移到表面层，需克服把分子从液体内部移到表面层，需克服 f 作作功功; ;外力作功外力作功, ,分子势能增加分子势能增加, ,即即表面层内分子的表面层内分子的势能比液体内部分子的势能大，表面层为高势势能比液体内部分子的势能大，表面层为高势能区能区; ;u表面层内表面层内, ,各个分子势能增量的总和称为各个分子势能增量的总和称为液体的液体的表面能表面能，用，用E 表示表示

11、。 设想在液面上画一条直线设想在液面上画一条直线段，线段两侧液面均有收缩的段，线段两侧液面均有收缩的趋势，即有趋势，即有表面张力作用，该表面张力作用，该力与液面相切力与液面相切, ,与线段垂直，与线段垂直，指指向各自的一方向各自的一方, ,分别用分别用F 和和F表表示，这恰为一对作用力与反作示，这恰为一对作用力与反作用力，用力， F = -F。(4). (4). 表面张力系数（定义一）表面张力系数（定义一） 为为表面张力系数表面张力系数，表示液体表面单位长度直线段表示液体表面单位长度直线段上的表面张力，单位：上的表面张力，单位：N / m 。 由于线段上各点均有表面张力作用由于线段上各点均有表

12、面张力作用, ,线段越长线段越长, ,则则合力越大。设线段长为合力越大。设线段长为 l , ,则：则： F = l 。FF如图所示，铁丝框上挂有液膜，表面如图所示，铁丝框上挂有液膜，表面张力系数为张力系数为 ，将，将AB边边无摩擦无摩擦、匀速匀速、等温等温地右移地右移x，在，在AB边上加的力为：边上加的力为：F =2=2 l ，则在这个过程中外力，则在这个过程中外力F 所所做的功为做的功为: :其中其中S S = 2lx ,是是AB 向右移动过程中液面面积的增量向右移动过程中液面面积的增量。外。外力克服分子间引力做功，液体表面能增加，若用力克服分子间引力做功，液体表面能增加，若用E 表示表表示

13、表面能增量，则：面能增量，则：SxlxFW 2SWE SWSE 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比表面能；(5). (5). 表面张力系数与表面能增量（定义二）表面张力系数与表面能增量（定义二）f BAB A F.例题例题1-51-5： P31P31当许多半径为当许多半径为r的小水滴融合成一个半径为的小水滴融合成一个半径为R的的大水滴时大水滴时释放释放出的能量。水的表面张力系数出的能量。水的表面张力系数 在在此过程中保持

14、不变，假设水滴此过程中保持不变，假设水滴 为球状。为球状。表明：小水滴融合成大水滴时，要释放出能量；表明：小水滴融合成大水滴时，要释放出能量；反之，大水滴分散成许多小水滴时，要吸收外界反之，大水滴分散成许多小水滴时，要吸收外界能量；如：静电喷雾能量；如：静电喷雾.补充例题：补充例题：水和油边界的表面张力系数水和油边界的表面张力系数 18 10-3N/m，为，为了使了使M=1.0 10-3kg的油在水内散布成半径的油在水内散布成半径r10-6m的油滴，需要做多少功的油滴，需要做多少功?散布过程可以认为散布过程可以认为是等温的，油的密度为是等温的，油的密度为 0.9103kg/m3;与液体的性质有

15、关与液体的性质有关：不同液体，：不同液体， 值不同；密度小、值不同；密度小、易挥发的液体易挥发的液体 值较小。值较小。如如: :酒精、乙醚的酒精、乙醚的 值很小，值很小，金属熔化后的金属熔化后的 值很大。值很大。与相邻物质化学性质有关与相邻物质化学性质有关：同一液体与不同物质交：同一液体与不同物质交界，界， 值不同。值不同。与温度有关与温度有关：温度升高，：温度升高， 值减小。当液体沸腾时值减小。当液体沸腾时表面张力系数为零。表面张力系数为零。( P31 表表1-4 )与液体内所含杂质有关与液体内所含杂质有关：在液体内加入杂质，液体：在液体内加入杂质，液体的表面张力系数将显著改变，有的使其的表

16、面张力系数将显著改变，有的使其 值增加；有值增加；有的使其的使其 值减小。使值减小。使 值减小的物质称为值减小的物质称为表面活性物表面活性物质质。三三. .影响表面张力系数的因素影响表面张力系数的因素.u 表面活性物质在农药、医药、冶金、石油、民用洗涤、食品等各领域得到广泛的应用。u 肥皂就是最常见的表面活性物质肥皂就是最常见的表面活性物质。肥皂水的表面张力系数约为4010-3N/m，是纯水的一半。一般说来，醇、酸、醛、酮等有机物质大都是表面活性物质。u 表面活性物质在水溶液中，能使不溶或微溶于水的有机物质的溶解度显著增加，这种现象称为增溶作用增溶作用(或加溶作用或加溶作用)。u 增溶作用增溶

17、作用在工业、农业及日常生活等各方面得到广泛应用。在制备农药时，为使一些不溶于水的药物成为乳浊液，常加入增溶剂，以提高药效；u 另外，为了使喷洒在作物叶片上的农药能适当地展布开来，往往也要在稀释过的农药中加入表面活性物质：皂素、皂角粉、肥皂水皂素、皂角粉、肥皂水；u 但对酶类结构的杀虫利，会因肥皂水而使药物水解。近年来常采用阴离子型表面活性物质(农乳500)和非离子型表面活性物质(如宁乳0204)，以克服使酯类农约水解的缺点。u 在冶金工业中，为加快熔融金属的结晶速度加快熔融金属的结晶速度，在金属中加入表面活性物质降低其表面张力系数。如：钢液结晶时加入不同含量的硼会改变表面张力系数值。.1.2.

18、3 弯曲液面的附加压强弯曲液面的附加压强l自然界中有许多情况下液面是弯曲的，自然界中有许多情况下液面是弯曲的，液滴液滴、水、水中的中的气泡、肥皂泡、人体肺泡内壁覆盖的一层粘气泡、肥皂泡、人体肺泡内壁覆盖的一层粘液液等等，它们的液面都是弯曲的。有的弯曲液面等等，它们的液面都是弯曲的。有的弯曲液面是凸液面，如是凸液面，如水滴水滴；有的弯曲液面是凹液面，如；有的弯曲液面是凹液面，如水中的气泡水中的气泡。l弯曲液面内外存在一压强差，称为弯曲液面内外存在一压强差，称为附加压强附加压强, , 用用ps 表示。表示。附加压强是由于表面张力存在而产生的。附加压强是由于表面张力存在而产生的。.静止液体压强的特点

19、静止液体压强的特点静止液体中的任一点，来自任何方向的压强均相同；静止液体中的任一点，来自任何方向的压强均相同；液体内部等高点的压强相等，液体表面的压强等于大气液体内部等高点的压强相等，液体表面的压强等于大气压强；压强；高度差为高度差为h的两点，的两点，压强差为压强差为 gh，并且离，并且离 液面越深处的压强越大；液面越深处的压强越大；ABhxyghppAB二：附加压强的产生二：附加压强的产生 在液体表面上取一小面积在液体表面上取一小面积S ,由于液面水平，表由于液面水平，表面张力沿水平方向，面张力沿水平方向， S 平衡时，其边界表面张平衡时，其边界表面张力相互抵消力相互抵消,S 内外压强相等：

20、内外压强相等： PB = PA0PS PffAB 1.1.平液面平液面2. 2. 液面弯曲液面弯曲1)凸液面凸液面时，如图时，如图 S周界上周界上表面张力沿切线方向，合力表面张力沿切线方向，合力指向液面内，指向液面内， S好象紧压在好象紧压在液体上，使液体受一附加压液体上，使液体受一附加压强强ps，由力平衡条件，液面，由力平衡条件，液面下液体的压强：下液体的压强：ps为正为正;附加压强使得液体内部压强大于外部压强。附加压强使得液体内部压强大于外部压强。S 0PsPPffAB sp0BPP 2）凹凹液面液面时，如图时，如图 S周界周界上表面张力的合力指向外上表面张力的合力指向外部，部， S好象被

21、拉出，液面好象被拉出，液面内部压强小于外部压强，内部压强小于外部压强，液面下压强：液面下压强：总之：附加压强使弯曲液面内外压强不等，与液面总之：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，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；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；附加压强方向恒指向弯曲液面的曲率中心；sp0BPP S 0PsPPffA B 三、球形液面的附加压强三、球形液面的附加压强-拉普拉斯公式拉普拉斯公式设有一半径为设有一半径为R的球形的球形液滴液滴，其表，其表面张力系数为面张力系数为 ，是凸液面，

22、则液，是凸液面，则液滴表面层内外的压强滴表面层内外的压强:sp外内PPlp内内P外外r l R F F/ F n在液体表面，取微小球冠形液在液体表面，取微小球冠形液体元，球冠的边缘线体元，球冠的边缘线l存在表面张存在表面张力力F，沿球冠表面切线方向。，沿球冠表面切线方向。n由于球冠很小，忽略其重力。由于球冠很小，忽略其重力。n受力分析：受力分析：,P2r内,P2r外表面张力F.n在球冠的边缘线上取线元在球冠的边缘线上取线元 l, 对应表面张力为对应表面张力为 F。sincos/FFFFn沿边缘线一周，沿边缘线一周， F/相互抵消，作用在球冠边缘线上相互抵消，作用在球冠边缘线上 的表面张力的合力

23、为：的表面张力的合力为：sinsinsinllFFFrl2n受力平衡受力平衡：Frr22PP外内rsin2PP 外内R2PP外内Rrsin附加压强：附加压强：Rps2球形液面附加压强公式球形液面附加压强公式RppRppii2200凹液面：凸液面：l 球形液面附加压强与表面张力系数成正比，与球面半径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。成反比。l 适用于适用于任何液面任何液面：球面、半球面、凹凸面，：球面、半球面、凹凸面，R是液面处的曲率半径；是液面处的曲率半径；l 半径越小，附加压强越大；半径越大，附加压强越小；半径越小，附加压强越大；半径越大，附加压强越小；l 半径无限大

24、时，附加压强等于零，这正是半径无限大时，附加压强等于零，这正是水平液面水平液面的情况。的情况。掌握掌握!R2PP外内 拉普拉斯公式拉普拉斯公式四四. .球形液泡的球形液泡的内、外压强差内、外压强差 如图如图, ,由于球形由于球形液泡液泡很薄，有内很薄，有内外两个表面，内外膜半径近似相外两个表面，内外膜半径近似相等，设等，设A、B、C 三点压强分别为三点压强分别为PA 、PB 、PC ，则，则：RPPAC 4 l液泡内压强大于液泡外压强，并与半径成反比。液泡内压强大于液泡外压强，并与半径成反比。l同样处在大气压下，液泡半径越小，内外的压强同样处在大气压下，液泡半径越小，内外的压强差越大差越大;

25、;RO ACBRPPA 2B RPP 2CB RPRP 22CA .补充：补充： 向带有活塞的三通玻璃管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，观皂泡，旋转活塞使两气泡连通，观察气泡的变化察气泡的变化?l 发现小泡将越来越小，大泡越胀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越大。这就是小泡的附加压强大于大泡的附加压强的缘故。大泡的附加压强的缘故。.RPS 4 2. R越小越小, 附加压强越大附加压强越大肺泡大小不均肺泡大小不均: :肺泡合并，肺泡合并，表面积减少表面积减少表面张力系数均匀表面张力系数均匀.3

26、、表面张力对呼吸的影响、表面张力对呼吸的影响（1 1）表面张力是肺泡收缩、排出气体的主要动力。）表面张力是肺泡收缩、排出气体的主要动力。太大太大: :肺泡扩张，类似气胸。肺泡扩张，类似气胸。太小太小: :肺泡萎缩，呼气困难，类似肺气肿。肺泡萎缩，呼气困难，类似肺气肿。肺中有数以亿计的肺泡肺中有数以亿计的肺泡, 平均直径为平均直径为250 m的微小空的微小空气囊，它通过呼吸道与大气相通。正常成人因呼吸，气囊，它通过呼吸道与大气相通。正常成人因呼吸，肺泡每天平均收缩和扩张约肺泡每天平均收缩和扩张约15000次。肺泡间布满次。肺泡间布满充有血液的毛细血管，空气中的氧和血液中的充有血液的毛细血管，空气

27、中的氧和血液中的CO2在这里交换。在这里交换。.（2 2）表面活性物质对附）表面活性物质对附加压强的调节作用是肺泡加压强的调节作用是肺泡正常行使功能的保证。正常行使功能的保证。肺泡表面活性物质的生理意义肺泡表面活性物质的生理意义: :(1)(1)降低肺泡表面张力降低肺泡表面张力; ;(2)(2)增加肺的顺应性增加肺的顺应性; ;(3)(3)维持大小肺泡容积的相对稳定维持大小肺泡容积的相对稳定; ;(4)(4)防止肺不张防止肺不张; ;(5)(5)防止肺气肿。防止肺气肿。 肺泡表面活性物质缺乏将出现肺泡表面活性物质缺乏将出现: :肺肺泡的表面张力增加泡的表面张力增加, ,大肺泡破裂小大肺泡破裂小

28、肺泡萎缩肺泡萎缩, ,初生儿呼吸窘迫综合症初生儿呼吸窘迫综合症 等等.补充例题补充例题3, 温度为温度为20时，一滴水珠内部的压强为外部压强的时，一滴水珠内部的压强为外部压强的2倍，倍，求水珠的半径。设大气压强求水珠的半径。设大气压强Po1.013 105Pa，20时水时水的表面张力系数为的表面张力系数为72.8 10-3Nm02PPPR 外外内内mPR 44. 120 .补充例补充例4 如图，在内半径如图，在内半径r0.3mm的细玻璃管中注水，一部的细玻璃管中注水，一部分水在管的下端形成一凸液面，其半径为分水在管的下端形成一凸液面，其半径为3mm，管中凹液面的，管中凹液面的曲率半径与毛细管的

29、内半径相同。求管中所悬水柱的长度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设水的表面张力系数 73 10-3 Nm.RA 2PP0 rB 2PP0 ghBA PPcmrRgh4 . 5112 .1.2.4 1.2.4 润湿和不润湿润湿和不润湿 毛细现象毛细现象 润湿润湿: 液体沿固体表面液体沿固体表面延展的现象，称延展的现象，称液体润液体润湿固体湿固体。(水水玻璃玻璃)一、润湿与不润湿一、润湿与不润湿1. 定义定义不润湿：不润湿：液体在固体表面液体在固体表面上收缩的现象，称上收缩的现象，称液体不液体不润湿固体润湿固体。(水水石蜡石蜡) 润湿、不润湿与相互接触的液体

30、、固体的性质有关。润湿、不润湿与相互接触的液体、固体的性质有关。内聚力内聚力：附着层内分子所受附着层内分子所受液体液体 分子引力之和。分子引力之和。2. 微观解释微观解释润湿、不润湿是由于分子力不对称而引起。润湿、不润湿是由于分子力不对称而引起。附着力：附着力：附着层内分子所受附着层内分子所受固体固体 分子引力之和。分子引力之和。附着层：附着层：在固体与液体接触处，厚度等于液体在固体与液体接触处，厚度等于液体 或固体分子有效作用半径或固体分子有效作用半径 （以大者为准）的一（以大者为准）的一层液体。层液体。附附f内内fA (2)(2)当当 f附附 f内内, ,A 分子所受合力分子所受合力 f

31、垂直垂直于附着层指向固体，于附着层指向固体，液体内部分子势液体内部分子势能大于附着层中分子势能，能大于附着层中分子势能，液体内的液体内的分子尽量挤进附着层，使附着层扩展，分子尽量挤进附着层，使附着层扩展，宏观上表现为宏观上表现为液体润湿固体液体润湿固体。fA. 在液体与固体接触面的边界处，作液体表面及在液体与固体接触面的边界处，作液体表面及固体表面的切线，这两切线通过固体表面的切线，这两切线通过液体内部液体内部的夹角称的夹角称接触角接触角 ，用，用 表示。表示。 3. 接触角接触角液液体体润润湿湿固固体体；,2 。液液体体完完全全润润湿湿固固体体，0 液液体体不不润润湿湿固固体体；,2 。液液

32、体体完完全全不不润润湿湿固固体体， . OO注意：注意：两切线通过两切线通过液体内部液体内部的夹角称的夹角称接触角接触角 .二、毛细现象二、毛细现象水在细玻璃管中水面上升；水在细玻璃管中水面上升；水银在玻璃管中液面下降；水银在玻璃管中液面下降；1.1.毛细现象毛细现象润湿管壁的液体在细管里升高，不润湿管壁的液体在细润湿管壁的液体在细管里升高，不润湿管壁的液体在细管里下降的现象。管里下降的现象。原因：表面张力及润湿、不润湿。原因：表面张力及润湿、不润湿。细管称毛细管。细管称毛细管。毛细管：纸张、灯芯、纱布中的纤维、土壤、植物的根茎等毛细管：纸张、灯芯、纱布中的纤维、土壤、植物的根茎等2.2.管内

33、液面上升（或下降）的高度管内液面上升（或下降）的高度 ( (1)1)液体润湿管壁液体润湿管壁C B A 半径为半径为r的毛细管刚插入水中时，的毛细管刚插入水中时，为锐角为锐角,管内液面为凹液面，管内液面为凹液面，PC = P0 ,PB P0 , B、C 为等高点，但为等高点，但PB0, 液面上升液面上升h0, 液面下降液面下降.补充例题补充例题5, 如图如图, 盛有水的盛有水的U形管中，细管的内半径形管中，细管的内半径rA=5.0 10-5m，粗管的内半径粗管的内半径rB2.0 10-4m。设水能完全润湿玻璃管壁，。设水能完全润湿玻璃管壁，且巳知水的表面张力系数且巳知水的表面张力系数73 10

34、-3Nm, 试求左右两管水面的高度差试求左右两管水面的高度差h。；ghrB AB0BA0APP;cos2PPrcos2PPcmrrghBA3 .22112 .气体栓塞现象和悬着水气体栓塞现象和悬着水毛细现象在科学技术和日常生活中都有着重要作用。l在工程技术中利用毛细管现象可使润滑油通过孔隙进入机器零件中润滑机器；l动物体内的微血管及植物体内的导管动物体内的微血管及植物体内的导管都可视为很细的毛细管，故毛细现象在生理学的研究中亦起着很重要的作用。一、毛细管的气体栓塞现象一、毛细管的气体栓塞现象 如图，毛细管中有一段液体，液体左右两端压强相等如图，毛细管中有一段液体，液体左右两端压强相等,形成对称

35、的弯液面，欲使液柱向右移动，形成对称的弯液面，欲使液柱向右移动， 则在左侧加一压则在左侧加一压强强P，这时两侧液面形状改变，右侧曲率半径增大，这时两侧液面形状改变，右侧曲率半径增大 , 左左侧曲率半径减小，产生向左的附加压强差侧曲率半径减小，产生向左的附加压强差 ps来抵抗来抵抗P ,当当P 达到一定程度时，液柱才能移动。达到一定程度时，液柱才能移动。 当毛细管中有很多气泡，当毛细管中有很多气泡，则外加几个大气压都不能使则外加几个大气压都不能使液柱移动，形成栓塞液柱移动，形成栓塞, 称称气气体栓塞现象体栓塞现象。pppP+p.（1 1）肌注、输液、输血时要防止气泡进入。）肌注、输液、输血时要防

36、止气泡进入。3 3、要注意避免气体栓塞、要注意避免气体栓塞（2 2）人员从高压环境中脱离时（如：潜水）人员从高压环境中脱离时（如：潜水员由深水上浮），应采取减压缓冲措施，员由深水上浮），应采取减压缓冲措施，避免血管中气泡形成。避免血管中气泡形成。（3 3）植物体内输送营养液的导管很细，若）植物体内输送营养液的导管很细，若温度突然升高，溶解在液汁中的气体会析出温度突然升高，溶解在液汁中的气体会析出形成气泡，导管栓塞，一部分枝叶因缺乏营形成气泡，导管栓塞，一部分枝叶因缺乏营养液的补充而凋萎。养液的补充而凋萎。小小 结结一、表面张力一、表面张力1. 表面张力表面张力: f = l 2. 表面能表面能

37、: SE 二、弯曲液面的附加压强二、弯曲液面的附加压强1. 平液面平液面: 0PP 2.2.凸液面凸液面: :sPPP 03.3.凹液面凹液面: :sPPP 04.4.单球形液面单球形液面: :RPPRPP 2)()2(2)()1(00 ：如如液液中中气气泡泡凹凹液液面面：如如气气中中液液滴滴凸凸液液面面5.5.球形液泡球形液泡: :RPP 4 外外内内三、润湿与不润湿三、润湿与不润湿液液体体润润湿湿固固体体；,2 。液液体体完完全全润润湿湿固固体体，0 液液体体不不润润湿湿固固体体；,2 。液液体体完完全全不不润润湿湿固固体体， 四、毛细现象四、毛细现象( (1)1)液体润湿管壁液体润湿管壁: :grgRh cos22 (2(2) )液体不润湿管壁液体不润湿管壁: :grgRh cos22 r2R2ggh ，完完全全不不润润湿湿， r2R20ggh ，完完全全润润湿湿，