润湿与毛细现象
浸润和毛细现象
液面为凹形面
液面为图形凸形面
4、 浸润和不浸润总是相对的
例如，水银不浸润玻璃，但水银浸润铅。如果把水银 滴放到打磨干净的铅板上，水银就会附着在铅上，很 难擦去。
5、 学以致用
1.脱脂棉脱脂的目的是什么? 脱脂棉脱脂的目的，在于使它从不能被水浸润变 为可以被水浸润，以便吸取药水．
2.各种游禽为什么用嘴把由体内分泌出来的油脂涂 在自己的羽毛上？ 使羽毛不被水浸润．
你在生活中还发现哪些有趣的浸润和不 浸润现象，请大家积极讨论交流。。。
二、毛细现象
1、浸润液体在细管里上升的现象和不浸润液体在细 管里下降的现象，叫做毛细现象。
2、毛细现象形成原因
水
液体浸润管壁，管内液面呈凹形 液体边缘部分的表面张力向上， 所以使管中的液体上升，当液体 的重力跟表面张力相等时，液面 稳定
2、浸润和不浸润形成原因。
固
体附液
着 层
体
固体附 着 层 Nhomakorabea液 体
液体与固体接触的位置形成一个液体薄层，叫附着层。
①当固体分子的吸引力大于液体分子吸引力时，
附着层分子密集
斥力
扩展
浸润
①当固体分子的吸引力小于液体分子吸引力时
附着层分子稀疏
引力
收缩
不浸润
3、浸润和不浸润的判断
玻璃试管中的水面
玻璃试管中的水银面
液体不浸润管壁，管内液面呈凸 形液体边缘部分的表面张力向下， 所以使管中的液体下降
2、毛细管越细，毛细 现象越明显。液柱上 升或下降的越多。
3、 学以致用
你在生活中还发现哪些有趣的毛细现象，请大家积极 讨论交流。。。
小作业：请寻找一些与浸润现象 和毛细现象相关的 有趣小视频下次上课时与大家分享
胶体化学表面张力毛细作用和润湿作用
可以从 g c 曲线中直接看出。
Traube 规则
甲酸
Traube研究发现，
同一种溶质在低浓度时
65
表面张力的降低与浓度
乙酸
成正比
50
丙酸
不同的酸在相同的
丁酸
浓度时，每增加一个 CH2，其表面张力降低 35 效应平均可增加约3.2倍
戊酸
0.18
0.36
c /(mol dm3)
0.54
稀溶液的 g c 曲线的三种类型
非极性碳链或碳环有机化合物。亲水基团进入水 中，憎水基团企图离开水而指向空气，在界面定 向排列。
表面活性物质的表面浓度大于本体浓度，增 加单位面积所需的功较纯水小。非极性成分愈大 ，表面活性也愈大。
八、溶液的表面张力与溶液浓度的关系
低分子量的极性有机物，如：醇、醛、酸、酯、 胺等，溶液表面张力随浓度增加而逐渐减小。
-------表面活性物质 surface active substance
具有长碳链（碳原子数大于8）的极性有机化合物： 当浓度很小时，溶液的表面张力便急剧减小，但减小 到一定值后就不再随浓度增加而变化。
------ 表面活性剂 surface active agent (surfactant）
表面活性物质的浓度对溶液表面张力的影响，
g
G ( A ) p,T ,nB
保持温度、压力和组成不变，每增加单位表面积时，
Gibbs自由能的增加值称为表面Gibbs自由能，或简称表
面自由能或表面能，用符号g 或 表示，单位为J·m-2。
等温、等压条件下，可逆的增加单位表面积时，环 境对体系所做的功转化为表面层分子的吉布斯自由能。
关于表面张力与表面Gibbs自由能
胶体化学第4章 表面张力 毛细作用和润湿作用
则x与y各增加dx和dy 。
Young-Laplace 公式
移动后曲面面积增量为： dAs (x dx)( y dy) xy
D'
x dx C'
o'
xdy ydx (dydx 0)
增加这额外表面所需功为
A'
D
dz
B'
C
y
o
Wf g xdy ydx
克服附加压力所作的功为 W ' psdV dV xydz
第四章 表面张力、毛细作用和 润湿作用
附加压力
表面现象
表面润湿 表面吸附
蒸汽压
毛细现象
表面张力和表面能
ps
界定：界面和表面
什么是界面?
不同相态之间，两相紧密接触、约有几个分子厚度的 过渡区，称为该两相的界面（interface）。
常见的界面有：
液体 界面 性质
气-液界面 液-液界面 液-固界面
气-固界面 固-固界面
液体界面性质的研究内容
研究对象： 液-气界面性质; 液-固界面性质; 液-液界面
基本内容： 1、物体表面会发生怎样的物理化学现象 2、物体表面分子和内部有何不同 3、界面现象对体系性质的影响
前沿热点、实际应用：
1、超临界干燥技术 2、仿生材料——超疏水、超亲水材料 3、分子子组装膜；LB膜。。。。。。
狭义的表面吉布斯自由能：
g
G ( A ) p,T ,nB
保持温度、压力和组成不变，每增加单位表面积时，
Gibbs自由能的增加值称为表面Gibbs自由能，或简称表
面自由能或表面能，用符号g 或 表示，单位为J·m-2。
等温、等压条件下，可逆的增加单位表面积时，环 境对体系所做的功转化为表面层分子的吉布斯自由能。
浸渍法制备方法
二、浸渍过程的吸附
化学键合法：通过化
学键将络合催化剂与 高分子支载体相结合 制得催化剂，其中的 化学键可以是离子键、 配位键或σ键等。 例：以聚苯乙烯为 载体，右图说明化 学键合法原理
干燥——沉淀物、凝胶
脱水
干燥导致凝胶收缩（颗粒长
大，孔径变小等）：大孔中 的水离开，形成液膜，液膜 的表面张力使之聚集，破坏 孔结构，脱水收缩； 然后是较小的孔… 然后是再小的孔…
一、 载体的润湿和毛细现象
浸渍于载体上的活性组份分为两部分：其一是吸附于
载体表面的活性组份（的水合离子－干燥－烧－催化 剂），其二是孔内溶液干燥（…煅烧－催化剂）后留 下的活性组份。 载体上负载的溶质总量为二者之和 “吸附”对均匀分散很重要，否则在干燥过程中溶质 组分很容易迁移 虽然吸附溶质，但溶剂化了的分子大于孔径，则孔内无 法负载 载体不吸附溶质而吸附溶剂，则难以均匀分布 载体对溶质、溶剂均不吸附，则为不润湿，浸渍难以实 现（活性组分通过浸渍负载不上去）
二、浸渍过程的吸附
等电点：粒子不带电时的ｐＨ值，对应的状态为等
电点状态。 等电点的测定：电泳（不同ｐＨ值下）——ξ电位 （带电量）——ξ与pH值的关系――等电点。
二、浸渍过程的吸附
２、浸渍液的ｐＨ值对载体性质的影响 影响粒子的吸附性质（图5-9）：
ξ电位
硅胶：酸性，等电点很低，但在碱性条件下（pH值＞７）才
毛细压力就是浸渍时将溶液吸入孔内的力
一、
载体的润湿和毛细现象
浸渍液一般选择活性组份的易分解的盐的
溶液，如硝酸盐、铵盐、有机酸盐的溶液， 去离子水为溶剂或根据具体需要以醇或其 他有机物为溶剂，干燥、焙烧（分解）、 还原――得到活性组份金属。
浸润现象和不浸润现象毛细现象
3白血球时，只需少量的血。医务人员在你的手指上用针尖扎一下，挤出一小滴血后，用一根内径很细的玻璃管接触这滴血，为什么血液就会自动地进入玻璃管达几厘米的高度？
思考
1．平时人们使用的毛巾、手帕等物品，要求它们的毛细现象显著还是不显著？
2．砌墙时，为什么在墙基处先要垫放一层油毡纸（这是用沥青涂制成的一种垫衬料）？
3．在棉花、玉米等农作物生长期间，必须经常锄松作物根部附近的泥土，这样做是为了加快还是减慢土壤中水分的蒸发，为什么？
练习二
1．夏天，人们穿了单薄的衣服，如果突然淋上一阵大雨，衣服湿透后就会贴紧在身上，这是什么原因？
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课本彩图6表示钢笔尖接触滤纸，墨水在纸上化开的现象。水、酒精、油等液体为什么会沿着纸内的细纤维或纤维之间的隙缝移动呢？现在让我们把几根内径不同的细玻璃管插在盛水的槽缸中，可以观察到，管内的水面比管外的水面高，玻璃管内径越细，管内、外水面高度差越大（图1-21）。如果把蜡纸制成的细管插在水中，管内的水面就比管外的水面低，管子越细，管内、外水面的高度差也越大（图1-22）。
思考
1．汽车驾驶室的挡风玻璃前面都安装着雨刷。能否应用本节所学知识设想一项革新，取消雨刷而又不影响雨天行车时驾驶员的视线。
2．图1-19所示的两个玻璃试管中盛有不同的液体，哪一个试管中的液体对玻璃是不浸润的？
3．使用玻璃量筒测量水、酒精等液体的体积时，为什么应以液面最低处为准来读数（图1-20）？
毛细现象
四、浸润现象和不浸润现象 毛细现象
下雨时，雨水会淋湿衣服；这是因为雨水能附着在衣服上。如果穿上一件新雨衣，雨滴就沿着雨衣滚落，不能使它沾湿，表明雨水不能附着在表面涂有防水胶的雨衣上。
胶体化学第4章 表面张力 毛细作用和润湿作用
Ramsay-Shields 方程
g kVm
2
3
( Tc T 6 )
Tc ：临界温度
Vm ：液体的摩尔体积
k： 经验参数，对非缔合的非极性液体
k ≈ 2.2×10-7 J.K-1
Guggenheim 方程
T n g g 0 (1 ) Tc
D'
x dx o'
C'
A'
y
D
dz
B'
y dy y ' ' R2 dz R2
代入上式得 1 1 ps g ' ' R1 R2
ydz dy ' A R2 若 R '1 R '2 R '
具有长碳链（碳原子数大于8）的极性有机化合物： 当浓度很小时，溶液的表面张力便急剧减小，但减小 到一定值后就不再随浓度增加而变化。 ------ 表面活性剂 surface active agent (surfactant）
表面活性物质的浓度对溶液表面张力的影响，
可以从
g
c
曲线中直接看出。
甲酸
65
水（72.75mN/m）; 正己烷 (18.4mN/m);
八、溶液的表面张力与溶液浓度的关系
水的表面张力因加入溶质形成溶液而改变。 非表面活性物质 能使水的表面张力明显升高的溶质称为非表 面活性物质。如无机盐和不挥发的酸、碱等。 这些物质的离子有较强的水合作用，趋向于 被水分子拖入水相内部，非表面活性物质在表面
2g ps ' R
p0
A
Laplace公式
流体力学 毛细现象概述
如图
,
由于
RB
RA
, PS
2
R
,
所以 PSB PSA , PB PA , PB PA gh
当土壤温度变化时，悬着水两端
温度不同，温度高的一端α值减小，
导致该端Ps 减小，使悬着水向温 度低处移动。
水分夜间向上移动, 中午由表层向底层移动.
5
二）、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,
求：管中水银下降高度。
完全润湿 , 0, R r r , h 2 2 .
cos
gR gr
h ' 2 2 cos
gR
gr
3
例6 在内半径r=0.3mm的细管中注水， 水在管的下端形成一个水滴，其形 状可以认为是半径R=3.0mm的球的 一部分。已知水的表面张力系数α 水=7.3*10-2N/m,设管内弯曲液面的 曲率半径与管内半径相同，
其中 R cos R cos( ) R cos r
完全不润湿 , , R r r , h 2 2
cos
gR gr
• C • A
.
2
例5 在一根竖直插入水中的毛细管中，水上升的高 度为5.8×10-2m（设水对玻璃完全润湿）， 若将此管插入水银中，水银对玻璃的接触角 138度，（α水=7.3*10-2N/m, α汞 =7.3*10-2N/m），
•
饱和（动平衡） 饱和蒸汽 饱和蒸汽压。
（1）n回 n逸 凝 结 ；
8
二、弯曲液面上的饱和蒸汽压
1. 定性分析
(1) 微观分析
凹液面的分子逸出时所需做 的功比平液面多，因为要克服斜 线部分液体分子的引力做功。单 位时间内逸出凹液面的分子数小 于单位时间内逸出平液面的分子 数，所以凹液面上的饱和蒸汽压 小于平液面上的饱和蒸汽压。
浸润现象和不浸润现象毛细现象
四、浸润现象和不浸润现象 毛细现象下雨时，雨水会淋湿衣服；这是因为雨水能附着在衣服上。
如果穿上一件新雨衣，雨滴就沿着雨衣滚落，不能使它沾湿，表明雨水不能附着在表面涂有防水胶的雨衣上。
液体能附着在固体表面的现象，叫做浸润；液体不能附着在固体表面的现象，叫做不浸润。
将水盛放在洁净的玻璃烧杯内，与玻璃杯壁接触处的水面会出现向上弯曲的形状（图1-17），使水和玻璃的接触面有所扩展。
把杯中的水倒去，杯的内壁和底部还会附着一薄层水。
这说明水能浸润玻璃这种固体。
将水盛放在洁净的蜡纸杯内，与蜡纸杯壁接触处的水面会出现向下弯曲的形状（图1-18），使水和蜡纸的接触面有所收缩。
将杯中的水倒去，蜡纸杯内可以不留一滴水。
这说明水不能浸润蜡纸这种固体。
同一种液体能浸润某种固体，而不能浸润另一种固体的现象是很普遍的。
譬如水银能浸润表面清洁的铜、锌等金属，但是它却不能浸润玻璃。
浸润现象和不浸润现象在自然界和人们日常生活中是常见的。
例如鸭子能在水中游泳、钻入水底觅食而不会让水沾湿羽毛，这是因为这类游禽尾部有一种腺体，能分泌油脂。
它们在休息时，用喙把油脂浍抹在全身羽毛上，由于水不能浸润油脂，羽毛就不会被水沾湿。
人们采用表面经过特殊涂层处理的织物制成衣帽，使水不能浸润，就能起到防雨作用。
而医院里使用的脱脂纱布和棉花球，水就很容易浸润它们。
思考1．汽车驾驶室的挡风玻璃前面都安装着雨刷。
能否应用本节所学知识设想一项革新，取消雨刷而又不影响雨天行车时驾驶员的视线。
2．图1-19所示的两个玻璃试管中盛有不同的液体，哪一个试管中的液体对玻璃是不浸润的？图1-17 图1-183．使用玻璃量筒测量水、酒精等液体的体积时，为什么应以液面最低处为准来读数（图1-20）？ 毛细现象课本彩图6表示钢笔尖接触滤纸，墨水在纸上化开的现象。
水、酒精、油等液体为什么会沿着纸内的细纤维或纤维之间的隙缝移动呢？现在让我们把几根内径不同的细玻璃管插在盛水的槽缸中，可以观察到，管内的水面比管外的水面高，玻璃管内径越细，管内、外水面高度差越大（图1-21）。
润湿现象和毛细现象的热力学描述
润湿现象和毛细现象的热力学描述水的三种状态和固体的三种物态，虽然我们肉眼看不见，但在显微镜下可以看得清楚。
前者称为表面张力；后者称为内聚力。
由于润湿现象和毛细现象都发生在流体中，因此，它们也能作为表面张力和内聚力的热力学描述。
当温度一定时，在一个平衡的流体系统中，如果表面张力与内聚力相等，那么这个流体就处于绝对的平衡状态。
假如表面张力比内聚力小，流体的表面就会有露出水面的薄膜。
这种由液滴构成的薄膜很容易受外界压力的影响而改变形状，并且会向着有压力的方向伸展，即为水波。
但是水分子是不断运动的，因此在重力作用下，露出水面的薄膜总是有收缩现象。
由于压力的存在，液体各部分之间存在着力的作用，所以在任何时候都有一些液滴附着在一起，形成连续的、不断向前移动的波纹。
这种情况只要稍加停顿，薄膜便恢复原状，露出水面的液滴也重新团结在一起。
毛细现象是湿空气流动时，水蒸汽附在物体上的一种现象。
水蒸汽不但能以露珠的形式出现，也可以呈雾状出现。
毛细管是一根弯曲的管子，两端直径逐渐减小，越到近端直径越小，其截面面积随截面的直径变化曲线是一条圆弧（称为卡曼图）。
这种现象常发生在有雾的天气，当微风吹过树林或草丛时，往往会在地上树叶上产生一层露珠似的水雾，这就是毛细现象。
毛细现象的发生，主要是由于水蒸汽具有压缩性。
在毛细管里当水蒸汽含量很大时，压强也会增高，使水蒸汽分子能紧密地挨在一起。
由于每个水分子周围有6个氢原子和5个氧原子，所以它就有1/6水分子被挤压的趋势。
当水蒸汽的压强超过了这种分子力所允许的最大值时，液滴就从水蒸汽中分离出来，形成一根根直径约为1/10毫米的液柱，叫做毛细管。
当空气中的水蒸汽压强超过一定值时，也会在汽车、轮船、飞机的出气管等处产生白色雾状的液柱，这就是所谓的“白烟”，是水蒸汽遇冷液化成的小水滴，呈液态小水滴分布在气流中，看起来就像是“白烟”。
水蒸汽还有一个特点：它受压力越大，其体积膨胀得越厉害。
水蒸气压力与液体压力的差值称为蒸气压。
【精选】9-3润湿作用及应用
θ
(s/l)
(s/g) O (s/lls )
r
达到平衡时 也可写作
( g / s ) (l / s ) ( g / l ) cos
( g / s) (l / s) cos (g / l)
杨氏方程（Young T. 于1805年)
杨氏方程
杨氏方程
根据此式有：
( g / s) (l / s) cos (g / l)
(i) (g/s) > (l/s)时，cosө>0，ө<90°产生沾附润湿，
当ө = 0°为铺展润湿。
(ii) (g/s) < (l/s)时，cosө<0，ө>90°产生不润湿， 当ө =180°为完全不润湿。
润湿作用的应用
另一类也是利用表面活性剂,但作用正相反,使某些
物质本是润湿的变成不润湿——去润湿作用.原理是用
表面活性物质的极性部分选择性吸附,非极性部分向外 呈憎水性.典型的就是矿石的浮选,富集矿物. 一次性抽血器中盛血的玻璃管(定量的),内壁要疏 水化,使用的是硅偶联剂,使血液在管内不残留.
3.矿物浮选基本原理就是润湿作用
使它的亲水基团只吸在矿
（3）泡沫浮选：利用气泡携带矿物上浮。
19
浮 游 选 矿
首先将粗矿磨碎，倾入浮选池中。在池水中加入
捕集剂和起泡剂等表面活性剂。
搅拌并从池底鼓气，带有有效矿粉的气泡聚集表
面，收集并灭泡浓缩，从而达到了富集的目的。 不含矿石的泥砂、岩石留在池底，定时清除。
浮游选矿的原理图
当矿砂表面有 5%被捕集 矿物一般具有亲水性，为什么加入捕集剂后，矿物 剂覆盖时，就使表面产生 变成憎水性的？ 憎水性，它会附在气泡上 解释：捕集剂是一种表面活性剂。表面活性剂由极 一起升到液面，便于收集。 性和非极性基所构成，极性基吸附在亲水性矿物的表 面上，而非极性基朝向水，于是矿物就具有憎水性。 选择合适的捕集剂，
胶体化学第4章 表面张力 毛细作用和润湿作用
曲线Ⅰ dg 0
dc
g 非离子型有机物
Ⅱ
曲线Ⅱ dg > 0
dc
非表面活性物质
Ⅰ
曲线Ⅲ dg 0
dc
Ⅲ
表面活性剂
O
c
•思考：静止的纯水面上放一纸船，纸船显 然不会自动航行。若在船尾靠水部分涂一 点肥皂，再放入水中，情况又将如何？
答：纸船放到静止的水面，以船底为边 界，作用在边界周围的表面张力大小相 等，方向相反，纸船当然静止不动。
液体界面性质的研究内容
研究对象： 液-气界面性质; 液-固界面性质; 液-液界面
基本内容： 1、物体表面会发生怎样的物理化学现象 2、物体表面分子和内部有何不同 3、界面现象对体系性质的影响
前沿热点、实际应用：
1、超临界干燥技术 2、仿生材料——超疏水、超亲水材料 3、分子子组装膜；LB膜。。。。。。
2。相同体积的物质，球形的表面积最小， 则表面总的Gibbs自由能最低，所以变成球状最 稳定。
A
x R1'
B R2'
z
W ' ps xydz
这两种功应该相等
Young-Laplace 公式
g xdy ydx psxydz
自相似三角形的比较得
D'
x dx C'
o'
x dx x R1' dz R1'
y dy R2' dz
y R2'
dx
xdz R1'
ydz dy R2'
A'
ps
2g
R'
Laplace公式
p0
A
ps
p0 ps
流体力学 毛细现象
PC
2
R
gh
h
（
2 0）gR
PC
•
PC
PC
0 0
2
R
B
PC
0
•
D
h
•
A
10
(2) 凸液面
PC PC 0 gh
0
PC PB PA gh PD gh
PC
2
R
gh
2 h （ 0）gR
PC
PC
0 0
2
R
弯曲液面上的饱和蒸汽压:
PC
•
B
PC
h
•
•
A
D
凹液面:
PC
PC
如图
,
由于
RB
RA
, PS
2
R
,
所以 PSB PSA , PB PA , PB PA gh
当土壤温度变化时，悬着水两端
温度不同，温度高的一端α值减小，
导致该端Ps 减小，使悬着水向温 度低处移动。
水分夜间向上移动, 中午由表层向底层移动.
5
二）、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,
7
第三节 弯曲液面上的饱和蒸汽压
一、蒸发和凝结
液体变成气体的过程称汽化过程。常温下的汽化过程 称蒸发，其逆过程称凝结，是气体的液化过程。
从微观角度看，动能大的分子从液面逸出，设其分子数为
n逸 , 从外面返回的分子数设为n回。
（2）n回 n逸 蒸 发 ；
•
（3）在密闭容器中，当n回 n逸
•
饱和（动平衡） 饱和蒸汽 饱和蒸汽压。
B、C 为等高点，但PB ＞ PC ，所
胶体化学第4章 表面张力 毛细作用和润湿作用
W g dA
'
式中 g为比例系数，它在数值上等于当T，P及组成恒 定的条件下，增加单位表面积时所必须对体系做的可 逆非膨胀功。
对绝大多数液体 一些经验方程： T↑, γ↓
Ramsay-Shields 方程
g kVm
2
3
( Tc T 6 )
Tc ：临界温度
Vm ：液体的摩尔体积
k： 经验参数，对非缔合的非极性液体
k ≈ 2.2×10-7 J.K-1
Guggenheim 方程
T n g g 0 (1 ) Tc
p0 ps
外压为 p0 ，附加压力为 ps ，液滴所受总压为：
p总 p0 ps
对活塞稍加压力，将 毛细管内液体压出少许 使液滴体积增加dV 相应地其表面积增加dA 环境克服附加压力ps所
ps
R'
p0
作的功等于可逆增加表面积
的Gibbs自由能
ps dV g dAs
ps dV g dAs
附加压力 表面润湿 表面吸附
表面现象
蒸汽压
毛细现象
表面张力和表面能
ps
界定：界面和表面
什么是界面?
不同相态之间，两相紧密接触、约有几个分子厚度的 过渡区，称为该两相的界面（interface）。 常见的界面有： 气-液界面 气-固界面
液体 界面 性质
液-液界面 液-固界面 固-固界面
没有气-气界面，不同气体接触总是很快就混合均匀。
润湿与毛细现象
润湿与毛细现象
毛细现象毛细管作用是指液体在润湿或不润湿情况下,沿细微缝隙上升或下降的现象;
毛细现象毛细管作用是分子间作用力的表现;当液体和固体管壁之间的附着力大于液体本身内聚力时,就会产生毛细上升现象；反之,当液体和固体管壁之间的附着力小于液体本身内聚力时,就会产生毛细下降现象;液体的表面张力越大,缝隙越细,毛细现象越显着;如脱脂棉花吸取药液,地下水沿土壤上升等;液体在垂直的细管中时液面呈凹或凸状、多孔材质物体能吸收液体都是毛细现象;
由于液体对固体有润湿与不润湿两种情况,所以毛细管中的液体会出现两种弯月面,液体润湿管壁时,管内液面为凹面,液体不润湿管壁时,管内液面为凸面;
由于表面张力的作用,在弯曲表面的液体与平面不同,在曲界面两侧有压力差,或者说表面层处的液体分子总是受到一种附加的指向球心的收缩压力;附加压力总是指向液面的曲率中心,液面突向的一侧压力小;
若液体能很好的润湿毛细管壁,则毛细管内的液面呈凹面;gh R p ργ==∆2
因为毛细管内凹液面下方液相的压力比同样高度平面上液体中的压力低,因此,液体将被压入毛细管内使液柱上升,直到液柱的静压ρgh与曲界面两侧压力差△p相等时即达到平衡;
若液体不能润湿管壁,则毛细管内的液面呈凸面;因为毛细管内液面下方液相的压力比同高度平面上液体中的压力高,也就是比液面上方气相压力大,所以管内液柱反而下降,下降的深度h 也与△p成正比;。
润湿与不润湿 毛细现象
润湿与不润湿 毛细现象1. 润湿与不润湿 (wetting and unwetting)现象液体附着与不附着在固体表面上的现象，叫润湿与不润湿现象如：水能润湿(或称浸润)清洁的玻璃但不能润湿涂有油脂的玻璃如：水不能润湿荷花叶，因而小水滴在荷叶上形成晶莹的球形水珠。
2. 润湿与不润湿的定性解释附着层：液体与固体接触时形成的一个跟固体接触的液体薄层。
液体分子对A 分子吸引力称为内聚力；固体分子对液体分子的引力指向液体外部，称附着力。
若 f 附> f 内 形成润湿现象；若 f 附< f 内 形成不润湿现象；3. 接触角在固、液、气三者共同相互接触点处分别作液体表面的切线与固体表面的切线（其切线指向固液接触面这一侧）这两切线通过液体内部所成的角度就是。
显然: 0≤θ＜90°为润湿的情形，90＜θ≤180°为不润湿的情形。
习惯:θ= 0°时的液面称为完全润湿，θ=180°的液面称为完全不润湿。
例如，浮在液面上的完全不润湿的均质立方体木块所受的表面张力的方向是竖直向上的，这时物体的重力被浮力与物体所受表面张力所平衡表面张力浮力4. 毛细现象(capillary phenomena)内径细小的管子称为毛细管。
把毛细玻璃管插入可润湿的水中，可看到管内水面会升高，且毛细管内径越小，水面升得越高；把毛细玻璃管插入不可润湿的水银中，毛细管中水银面就要降低，内径越小，水银面也降得越低.毛细现象是由毛细管中弯曲液面的附加压强引起的。
2/A p p R ghσρ-==0/cos R r θ=2cos /h grσθρ=h rσ∝Ø 讨论 将报纸或毛巾的一端放入水中，一段时间后，会有什么现象呢？水沿着报纸或毛巾往上流谢谢大家！。
浸润现象和不浸润现象毛细现象
1．平时人们使用的毛巾、手帕等物品，要求它们的毛细现象显著还是不显著？
2．砌墙时，为什么在墙基处先要垫放一层油毡纸（这是用沥青涂制成的一种垫衬料）？
3．在棉花、玉米等农作物生长期间，必须经常锄松作物根部附近的泥土，这样做是为了加快还是减慢土壤中水分的蒸发，为什么？
练习二
1．夏天，人们穿了单薄的衣服，如果突然淋上一阵大雨，衣服湿透后就会贴紧在身上，这是什么原因？
将水盛放在洁净的蜡纸杯内，与蜡纸杯壁接触处的水面会出现向下弯曲的形状（图1-18），使水和蜡纸的接触面有所收缩。将杯中的水倒去，蜡纸杯内可以不留一滴水。这说明水不能浸润蜡纸这种固体。
同一种液体能浸润某种固体，而不能浸润另一种固体的现象是很普遍的。譬如水银能浸润表面清洁的铜、锌等金属，但是它却不能浸润玻璃。
2．课本彩图5是清晨蜘蛛网丝上的露滴，它们是什么形状的？这表明了什么？你是否还见过其他类似的现象？
3．用钢笔在涂蜡的纸上写字，写得出吗？为什么？
4．化验白血球时，只需少量的血。医务人员在你的手指上用针尖扎一下，挤出一小滴血后，用一根内径很细的玻璃管接触这滴血，为什么血液就会自动地进入玻璃管达几厘米的高度？
课本彩图6表示钢笔尖接触滤纸，墨水在纸上化开的现象。水、酒精、油等液体为什么会沿着纸内的细纤维或纤维之间的隙缝移动呢？现在让我们把几根内径不同的细玻璃管插在盛水的槽缸中，可以观察到，管内的水面比管外的水面高，玻璃管内径越细，管内、外水面高度差越大（图1-21）。如果把蜡纸制成的细管插在水中，管内的水面就比管外的水面低，管子越细，管内、外水面的高度差也越大（图1-22）。
浸润现象和不浸润现象在自然界和人们日常生活中是常见的。例如鸭子能在水中游泳、钻入水底觅食而不会让水沾湿羽毛，这是因为这类游禽尾部有一种腺体，能分泌油脂。它们在休息时，用喙把油脂浍抹在全身羽毛上，由于水能浸润油脂，羽毛就不会被水沾湿。人们采用表面经过特殊涂层处理的织物制成衣帽，使水不能浸润，就能起到防雨作用。而医院里使用的脱脂纱布和棉花球，水就很容易浸润它们。
润湿现象和毛细现象的热力学描述
润湿现象和毛细现象的热力学描述人们常用油的黏度来描述润湿现象，在大气压力下，油的黏度与其蒸气压（压力是指单位面积上所受的力）之间存在着一定的关系。
式中C为油的黏度； h为油的相对蒸气压。
由于油品的蒸汽压随温度的变化而改变，因此通过测定不同温度下油的黏度，就可以得到某些物理量之间的关系，这就是热力学中的液体性质和气体性质的实验研究方法。
润湿现象及其描述经验表明，水、酒精、煤油等都有一个共同的特点，就是它们的水溶液或蒸气在外界温度降低时能在空气中凝结成细小的冰晶，使毛细管里充满了水珠，故称这种现象为“湿凝”，而用冰点来区分其他物质的冰点，则称之为“干凝”。
例如水的冰点为0 ℃，乙醇的冰点为-79 ℃，丙酮的冰点为-101 ℃，而二氯甲烷、氯仿、苯、醚等则没有固定的冰点。
当水或酒精蒸气被压缩机加压时，便会形成极微小的水珠（称为冷凝水）。
实验室中常用“饱和蒸气”作为“纯净蒸气”的近似值。
把高于某一温度下纯净蒸气所能容纳的最大体积称为“饱和蒸气压”。
所谓“过热蒸气”，是指该温度下能容纳的最大体积，即：蒸气压强=0。
015MPa/㎡×10-3在高于临界压力时，气体被压缩，但压力继续升高，却仍有部分体积不断膨胀，这种现象叫做“多变压力效应”，其饱和蒸气压也逐渐增大。
这种由于蒸气压随压力增加而减小的现象，我们将其称为“正压效应”。
3。
“熔解焓”是某物质由固态转变成液态的焓值，以符号T表示。
某物质的熔解焓越大，该物质越易熔解。
同样体积的水和冰，当达到同样的温度时，水较容易熔解，冰却不能熔解。
4。
熵，又称为热力学能，定义为某一状态下系统与环境之间的交换能量的吉布斯函数，单位为J/kg。
5。
熵的微观意义是内能增加。
当气体达到绝热平衡后，每消耗一卡热量，温度就下降约1开尔文（ K）。
6。
热力学温度指的是系统和环境的交换能量达到热力学平衡时的温度。
7。
熵和能量的微观含义是热量从高温热源向低温热源传递的困难程度。
m毛细现象
四、毛细现象(capillarity)当把管径很细的管子插入液体时，管子内外的液面会出现高度差，这种现象称为毛细现象。
毛细现象是由表面张力和润湿(或不润湿)现象共同引起的。
如果液体润湿管壁，管内液面较管外高；如果液体不润湿管壁，管内液面较管外低。
在右图中如液体润湿管壁，管内液面呈现凹状，由于存在负的附加压强，管外液体的压力使管内液柱上升到某一高度h , 致使B 点和C 点的压强相等而达到平衡：p B = p A + ρg h = p 0,若管内液面近似为半径为R 的球面，附加压强可表示为：Rp p p A S α20−=−=R h g αρ2=联立上两式得：接触角θ与毛细管内径r 之间的关系为：Rr=θcos 如果液体不润湿毛细管，管内液面要比管外的液面低h ，用同样的方法可以证明此时h 仍然可由上式表示。
rg h ρθαcos 2=将上式代右式中，得到毛细管内液面上升的高度为：Rh g αρ2=例1：如图所示的U 形玻璃管，两臂的内直径分别为1.0 mm 和3.0 mm 。
若水与管壁完全润湿，求两臂的水面高度差。
解：以pA 表示细管内凹状水面下的压强，以p B 表示粗管内凹状水面下的压强。
压强pB 应等于细管中与B 同深度的C 点的压强p C ，设液面上方的气压为p 0，应有p B = p C = p A + ρgh即ghr pr p AB ραα+−=−2200式中r A 和r B 分别为细管和粗管的内半径。
由上式可以解出两管水面的高度差：ghr p r p AB ραα+−=−2200)11(4)11(2BA B A d d g r r g h −=−=ραρα式中dA 和dB 分别是细管和粗管的内直径。
将常温下水的表面张力系数σ= 73×10-3N ⋅m -1、d A = 1.0 mm 和d B = 3.0 mm 代入上式, 可求得m1002m 1003110011891000107342333−−−−×=×−××××=.)..(.h。
9-3润湿作用及应用
(a)液体在毛细管中上升
由于p指向大气，使得管内凹液面下的液体的承受压力 小于管外水平液面下的液体所承受的压力，故液体被压 入管内，平衡时，则
gh p 2
r
注意：r 是弯曲液面的曲率半径。（不是毛细管半径）
4. 毛细管现象
r
利用下图可以得到，润湿角 与毛
R h
细管半径R及弯曲液面的曲率半径r 的关系：
( g / s) (l / s) cos (g / l)
(i) (g/s) > (l/s)时，cosө>0，ө<90°产生沾附润湿，
当ө = 0°为铺展润湿。
(ii) (g/s) < (l/s)时，cosө<0，ө>90°产生不润湿， 当ө =180°为完全不润湿。
润湿作用的应用
固体浸润过程
s 浸湿：能被液体润湿的固体完全浸入液体之中，则
称为浸湿润湿，是气-固界面完全被液-固界面取代
的过程。
gas
G [ ( l / s ) ( g / s )]AS
当G<0时，浸润过程可以自发进行。
liquid
铺展过程
铺展润湿：少量液体在固体表面上自动展开，形成
一层薄膜的过程。它实际上是以液-固界面取代气L-g界面可忽略 固界面，同时又增加气-液界面的过程。
自然界矿物接触角很少有超过90的。为了扩大矿物
之间疏水性的差异，达到有效分选，必须人为增大或 缩小特定矿物的接触角。
表层浮选→多油浮选→泡沫浮选 浮选发展的三个阶段：
（1）表层浮选：根据矿物的湿润性不同，把磨细的矿粉 撒于水面。疏水性的矿物漂在水面上作为精矿；亲水性的 浸没在水中即为尾矿。 （2）多油浮选：利用矿物和脉石的亲水性和亲油性不同， 加大油量与矿浆搅拌，然后将粘附于油层中的矿物刮出。
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润湿与毛细现象
毛细现象(毛细管作用)是指液体在润湿(或不润湿)情况下，沿细微缝隙上升(或下降)的现象。
毛细现象(毛细管作用)是分子间作用力的表现。
当液体和固体(管壁)
体将被压入毛细管内使液柱上升，直到液柱的静压ρgh 与曲界面两侧压力
gh R
p ργ==∆2
差△p相等时即达到平衡。
若液体不能润湿管壁，则毛细管内的液面呈凸面。
因为毛细管内液面下方液相的压力比同高度平面上液体中的压力高，也就是比液面上方气相压力大，所以管内液柱反而下降，下降的深度h也与△p成正比。