高二物理选修3-3第二章第04节 液体的性质 液晶

二、毛细现象
我们已知道液体跟气体接触时，在接触的表面存在一个薄层---表面层， 表面层的性质决定了液体出现表面引力，使液体具有收缩的趋势，那么在液 体与固体接触时，会出现什么现象呢？
（一）浸润和不浸润
1、附着层内液体分子间的距离大于分子力平
衡距离r0，附着层内分子间的作用表现为引力， 附着层有收缩的趋势，这样液体与固体间表现
液晶分子
• 组成晶体的物质微粒（分子、原子或离子）依 照一定的规律在空间有序排列，构成空间点阵， 所以表现为各向异性．而液体分子表现为排列 无序性和流动性．
• 液晶态是介于固态和液态之间的中间态．
• 液晶分子既保持排列有序性，保持各向异性， 又可以自由移动，位置无序，因此也保持了流 动性．
2．液晶的特点 液晶分子的位置无序使它像液体，排列有序使它像晶 体．
• 液面各部分间的相互吸引力就叫做表面张力
液体表面具有收缩到最小的趋势
二、液体表面张力产生的原因
思考: 液体分子在表面层与它在液体、气体中分布有什么 不同，分子间作用力又是怎样的？
汽 表面层 液体
液体表面微观图
表面层分子间距 比较稀疏，
分子间距>r0 ， 分子间的作用表 现为相互吸引。
在液体表面设想一条任意直线，把液面分成两个部分 表面张力方向垂直于所画的线MN
固体
液体
气体
体积对 比
1
10
单个分 子表 现
在固定的平衡 在非固定的平 位置附近做 衡位置附近 没有平衡位置 微小的振动 做振动
Байду номын сангаас
局部
（小 分子规则的排 区域） 列
形成暂时的分 子规则排布
无规则
表现
宏观性 质
各向异性
各向同性
各向同性
（二）.液体的表面张力
为什么叶面上的露珠总是球形的?为什么由滴管口缓 慢流出的液体不是连续的液流而是连串的液滴?为什 么一些昆虫可以停在水面上而不致沉入水里?……
3、毛细管内外液面的高度差与毛细管的内径有关，毛 细管内径越小，高度差越大。
当毛细管里插入浸润液体中时，附着层里的 推斥力使附着层沿管壁上升，这部分液体 上升引起液面弯曲，呈凹形弯月面使液体 表面变大，与此同时由于表面层的表面引 力的收缩作用，管内液体也随之上升，直 到表面张力向上的拉伸作用与管内升高的 液体的重力相等时，达到平衡，液体停止 上升，稳定在一定的高度。利用类似的分 析，也可以解释不浸润液体在毛细管里下 降的现象。
（三）、液晶的一般用途
液晶的特性决定了它的用途，它在显示技术、电 子工业、航空工业、生物医学等多方面都有广泛的 应用．
笔记本电脑的液晶显示屏
手机的液晶显示屏
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毛细现象解释
液体浸润管壁，液体边缘部 分的表面张力如图，表面张 力使管中的液体上升，当液 体的重力跟表面张力相等时， 液面稳定，管子越细，液柱 上升的越高
三、液晶
随着人们对物质状态认识的深入，发现物质除了通常呈现的固态、液态 和气态外，还存在着一些其他的状态，如等离子态、液晶态、超导态、中子 态等。其中的液晶态具有一些独特的光学性质，被人们不断地认识和应用。
（一）液晶态
研究发现有许多有机化合物可以呈现于晶体和液体之间的状态（如通常 所说的胆固醇就是这类），它们一方面像液体具有流动性，另一方面又像晶 体，分子在特定方向排列比较整齐，具有各向异性。
1．液晶态：物质既有液体的流动 性，又具有晶体的分子排列整齐， 各向异性的状态，叫做物质的液晶 态． 2．液晶：处于液晶状态的物质叫 做液晶． 3．不是所有物质都具有液晶态， 现已发现几千种有机化合物具有液 晶态．
9.2液 体
液体的微观结构
液体有一定的体积，不易被压缩，这一 特点跟固体—样；另一方面又像气体，没有一 定的形状，具有流动性。
液体的分子间距离大约为r0，相互作用较强， 液体分子的热运动主要表现为在平衡位置附近做微 小的振动，这一点跟固体分子的运动情况类似。但 液体分子没有固定的平衡位置，它们在某一平衡位 置附近振动一小段时间后，又转到另一个平衡位置 去振动。这就是液体具有流动性的原因。这一个特 点明显区别于固体。
3．液晶的光学性质对外界条件的变化反应敏捷 液晶分子的排列是不稳定的，外界条件的微小变动都 会引起液晶分子排列的变化，因而改变液晶的某些性 质，例如温度、压力、摩擦、电磁作用、容器表面的 差异等．都可以改变液晶的光学性质．
4．液晶的外形特征 液晶物质都具有较大的分子，分子形状通常是棒状分 子、碟状分子、平板状分子．
①
F1
M
N
②
F2
液体表面张力的分析图
线两侧液体之间 的作用力为引力
液体的表面张力
使液体表面绷紧
知识巩固① 蛛网上的水珠为何呈球状？
结论：表面张力会使液面收缩， 使其收缩到表面积最小。
知识巩固② 弯成弧形的棉线所受张力的方向怎样？
知识巩固③ 液面对缝衣针的作用是液体的表面张力吗？
不是
结论： 表面张力的作用是使液体表面形成一层薄膜 液面对回形针的作用其实是这层膜对它有作用
液体的表面张力
• 液体表面有一层跟 气体接触的薄层， 叫做表面层
• 处于表面层的液体分子，一方面受到上方 气体分子作用，另一方面又受到下方液体 分子作用。而液体分子比气体分子的作用 强，所以，表面层分子排列比液体内部要 稀疏些，分子间距离较液体内部也大一点
• 在表面层里分子间的作用就表现为引力。
为不浸润
2、附着层内液体分子间的距离小于分子力平
衡距离r0，附着层内分子间的作用表现为斥力， 附着层有收缩的趋势，这样液体与固体间表现
为浸润
浸润和不浸润的微观解释
1、毛细现象：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、浸润液体在毛细管里上升后，形成凹月面， 不浸润液体在毛细管里下降后形成凸月面。