《液體的表面性質(zhì)》PPT課件

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1、一 、 表 面 張 力 和 表 面 能1、 表 面 與 表 面 層 ：液 體 表 面 : 液 體 與 氣 體 或 固 體 的 接 觸 面 。第 四 章 分 子 動 理 論 第 五 節(jié) 液 體 的 表 面 性 質(zhì)Water dropwaterr mr 810 r液 體 表 面 層 ： 液 體 表 面 下 厚 度 等 于 分 子 作 用 球 半 徑 的 一 層 液層 。 液 體 的 表 面 現(xiàn) 象 例 子 :液 面 面 積 有 縮 小 到 最 小 值 的 趨 勢 。 液 面 宏 觀 上 表 現(xiàn) 為 一 個 被 拉 緊 的 彈性 薄 膜 而 具 有 張 力 。 斥 力 引 力斥 力 引 力斥 力 =

2、 引 力r r0r分 子 作 用球 半 徑 無 分 子 力分 子 作 用 球 半 徑 ： r= 10-8m(平 衡 位 置 : r0=10-10 m)從 分 子 間 的 相 互 作 用 力 f 分 析 表 面 張 力 的 產(chǎn) 生 ：r 空 氣液 體ACB 表 面 層A是 液 內(nèi) 分 子 ； B和 C是 液 體 表 面 層 分 子 。液 內(nèi) 分 子 A受 力 分 析 ：A分 子 受 到 的 分 子 作 用 力 的 合 力 為 零 ： fi=0表 面 層 分 子 B和 C的 受 力 分 析 ：處 于 表 面 層 的 分 子 受 到 一 個 指 向 液 體 內(nèi) 部 的 分 子 吸 引力 作 用 ；

3、宏 觀 上 表 面 層 表 現(xiàn) 為 一 個 被 拉 緊 的 彈 性 薄 膜 。 lf lf )/( mNlf 由 于 液 面 處 于 緊 張 狀 態(tài) ， 在 液 面 上 存 在著 起 收 縮 作 用 的 表 面 張 力 。 這 些 表 面 張 力 的方 向 都 與 液 面 相 切 ， 并 且 與 線 段 AB 垂 直 ；它 們 大 小 相 等 ， 方 向 相 反 ， 分 別 作 用 在 兩 部分 液 面 上 。 實 驗 表 明 : 表 面 張 力 的 大 小 正 比 于線 段 AB的 長 度 。表 面 張 力 系 數(shù) ： 2.表 面 張 力 f fAB l 液 體 薄 膜AB CD f2l 表

4、 面 張 力 的 測 定 ： lf 2平 衡 時 ：*表 面 張 力 系 數(shù) ：lf2（ 1） 表 面 張 力 系 數(shù) 是 液 體 本 身 的 固 有 性 ， 與 液 體 的 種 類 相 關(guān) 。（ 2） 與 液 體 的 溫 度 有 關(guān) 。 溫 度 愈 高 ， 液 體 的 表 面 張 力 系 數(shù) 愈 小 。（ 3） 與 液 體 的 純 度 有 關(guān) 。（ 4） 與 相 鄰 的 介 質(zhì) 有 關(guān) 。 l 液 體 薄 膜AB CD F2l f xS增 加 單 位 表 面 積 所 作 的 功 ： SW xl xf 2 lf2DC3.表 面 張 力 系 數(shù) 與 表 面 能 ： ).(22 2 mJll 表

5、面 張 力 系 數(shù) 等于 液 體 增 加 單 位 表 面積 所 作 的 功 。 表 面 張 力 系 數(shù) 表 ：不 同 液 體 與 空 氣 接 觸 時 的 表 面 張 力 系 數(shù) 液 體 溫 度 （ oc） （ J/m2或 N/m） 丙 酮 20 0 0237 甲 醇 20 0 0226 苯 20 0 0228 氯 仿 20 0 0271 甘 油 20 0 0634 水 銀 15 0 487 肥 皂 液 20 0 025 溴 化 鈉 熔 點 0 103 水 0 0 0756 水 20 0 0728 水 30 0 0712 水 100 0。 0589 平 面 液 面 ： 空 氣水 P0P液 內(nèi)P液

6、 內(nèi) =P0彎 曲 球 面 液 面 ： P0P液 內(nèi)水由 于 表 面 張 力 f產(chǎn) 生 附 加 的 壓 強 P附 ,所 以 P液 內(nèi) P0P附 ff二 . 由 表 面 張 力 解 釋 如 下 液 面 現(xiàn) 象 :P0P 液 內(nèi) 水P附 ff凹 面 凸 面 1.彎 曲 液 面 的 附 加 壓 強 R fsr=RsinO球 冠 底 面 積 ： 2)sin( RA 22 sinR 22 2sinsin2 RRAfsv R2 0 shf表 面 張 力 的 垂 直 分 量 : sinssv ff sin)2( r 2sin)2( R sinssv ff 表 面 張 力 的 水 平 分 量 相 互 抵 消

7、: shfA)2( rfs 球 冠 的 表 面 張 力 :表 面 張 力 產(chǎn) 生 的 附加 壓 強 : oPP i oPP i02o RPPP is 02o RPPP is RAfPPP svois 2凹 面 :凸 面 : P0PiPS ff P0PiPS ff凹 面 凸 面 AfPP svio AfPP svoi RAfPPP svois 2 12RPP AB RRRPP AC 422 21 對 外 表 面 ：對 內(nèi) 表 面 ： R1R2(R1=R2=R)22RPP CB 肥 皂 泡球 形 液 膜 的 附 加 壓 強 ： 演 示 實 驗 ： （ 大 泡 小 泡 ） P0對 大 泡 ：對 小

8、泡 ：因 為 R 1 R2， 所 以 P1 f內(nèi) 時 ，附 著 層 擴 展 ，液 體 浸 濕 固 體 ； f附不 浸 濕 現(xiàn) 象 ：當(dāng) f附 900 900水玻 璃 玻 璃水 銀水 銀水 .毛 細 現(xiàn) 象 ： 液 體 浸 濕 毛 細 管 壁 時 ， 管 內(nèi) 液 面 上 升 ； 液 體 不 浸 濕 毛 細管 壁 時 ， 管 內(nèi) 液 面 下 降 。 A Bh C液 面 上 升 的 原 因 : PB PA平 衡 時 ， PB = PA RrgrgRh cos22 (當(dāng) =900時 ,為 完 全 浸 濕 。 )ghRPPB 200PPA cosRr(對 于 下 降 同 樣 適 用 ) 毛 細 現(xiàn) 象

9、的 應(yīng) 用 ：臨 床 應(yīng) 用 ： 1、 外 科 用 脫 脂 棉 來 擦 拭 創(chuàng) 面 的 污 液 。 2、 普 通 手 術(shù) 縫 合 線 要 經(jīng) 過 蠟 處 理 。藥 學(xué) 應(yīng) 用 ： 1、 藥 物 除 濕 及 新 鮮 藥 材 的 除 水 大 多 需 通 過 藥 材 內(nèi) 毛 細 管 才 能 氣 化 。 2、 口 服 片 劑 后 ， 片 劑 被 浸 潤 后 通 過 毛 細 管 作 用 使 水 分 進 入 片 劑 ， 利 于 人 體 對 藥 物 的 吸 收 。日 常 生 活 ： 棉 花 或 棉 布 的 吸 水 、 餐 巾 紙 吸 墨 水 、 煤 油 燈 、 植 物 吸 收 和 運 輸 水 分 等 。 *

10、液 體 在 細 管 中 流 動 時 ， 如 果 管 中 有 氣 泡 ， 液 體 的 流動 將 受 到 阻 礙 ， 氣 泡 多 時 可 發(fā) 生 阻 塞 ， 這 種 現(xiàn) 象 叫 氣 體栓 塞 。 3、 氣 體 栓 塞 (gas embolism)* 潤 濕 現(xiàn) 象 。* 細 管 中 有 氣 泡 ： 靜 止 液 體靜 止 液 體 氣 泡P 附 左 P附 右= 液 體 氣 泡P附 左 P附 右*氣 泡 產(chǎn) 生 阻 力 ：P P阻 力 壓 強 =P附 右 -P附 左*當(dāng) P 時 ， 液 體 無 法 流 動 ；*當(dāng) P 時 ， 液 體 才 可 流 動 ；* 細 管 中 若 有 n個 氣 泡 ， 則 要 求

11、 外 加 壓 強 差 P n ， 液 體 才 能 流 動 。（ P:外 加 壓 強 差 ）+P 氣 體 栓 塞 在 醫(yī) 學(xué) 中 的 應(yīng) 用 ：*注 射 前 ， 要 排 盡 針 筒 中 氣 體 ；* 潛 水 病 ； 4、 表 面 活 性 物 質(zhì) 與 表 面 吸 附（ 1） 表 面 活 性 物 質(zhì) ： 在 液 體 （ 溶 劑 ） 中 加 入 一 定 濃 度 的某 種 溶 質(zhì) ， 使 液 體 表 面 張 力 系 數(shù) 減 小 ， 這 種 溶 質(zhì) 稱 為 表 面活 性 物 質(zhì) 。 （ 舉 例 ： 肥 皂 ； 洗 衣 粉 ； 肺 泡 分 泌 物 等 ）原 因 ： 表 面 吸 附 （ 即 表 面 活 性 物

12、 質(zhì) 在 溶 液 的 表 面 層 聚集 并 伸 展 成 薄 膜 的 現(xiàn) 象 ） 。表 面 層 肥 皂 分 子 水 分 子f1 f2f1f2 ， 使 液 體 表 面層 分 子 勢 能 減 少 ， 因而 表 面 張 力 系 數(shù) 減 小 。 （ 2） 肺 組 織 中 的 表 面 活 性 物 質(zhì) ：*肺 泡 內(nèi) 壁 分 泌 某 種 磷 脂 是 表 面 活性 物 質(zhì) ； 它 的 重 要 作 用 ： 維 持 正 常呼 吸 。*肺 組 織 結(jié) 構(gòu) ；R 活 性 物 質(zhì) 密 度 粘 液 的 P內(nèi) 吸 氣 過 程 ：R 活 性 物 質(zhì) 密 度 粘 液 的 P 內(nèi) 呼 氣 過 程 ：（ 3） 表 面 非 活 性 物 質(zhì) ：*盡 量 離 開 表 面 層 而 進 入 液 體 內(nèi) 部 ， 使 表 面 張 力 系 數(shù) 增 大 。（ 舉 例 ： 水 中 的 鹽 份 等 ）