液体表面现象

气体栓塞 表面活性物质
本次课内容
一、 液体的表面张力 二、 附加压强
surface tension additional pressure
三、 毛细现象与气体栓塞 capillarity & air
embolism
四、 表面活性物质 五、 小结
surfactant summary
一、液体的表面张力
1、表面层-----液表下厚度等于分子作用半径的一 层液体称为表面层surface layer .
二、曲面下的附加压强
1、定义：
液体表面为曲面时，表面张力有拉平液面的
趋势，致使液面内的压强与液面外的压强不同而
产生的压强差。
P外
P外
2、拉普拉斯公式（球形液面下的附加压强） 单位长度的表面张力：
T T sin sin r R sin L 2r 2R sin T' T L sin 2R sin
正常呼气后，肺泡通常稳定在它最大尺寸的四分之一， 即肺内还有余气，这使接下来的吸气变得容易一些。
新生儿的肺泡因受附加压强而完全闭合，所以要靠大 声啼哭的强烈动作进行第一次呼吸以克服肺泡的表面 张力而获得新生。
五、小结summary
液体表面层
表面张力 表面能 附加压强
应用
表面张力系数 接触角
毛细现象
(植物水分的输送、动物毛细血管)
2、气体的栓塞
液体在细管中流动时，如果液体中有较多气泡，液体 的流动则可能发生阻塞，这种现象称为气体的栓塞 。
P
P P P
P
P左
P右
P左 = P右
P左
P右
P左 < P右
P
P P
P
P左
P右
P左
P右
P n
四、表面活性物质surfactawk.baidu.comt
• 溶液的表面张力系数是由溶液本身的性质决定的。 当在一种溶液中加入另一种物质时，溶液的表面 张力系数将可能改变。
2R sin 2
P外 r
P内
R T⊥ T
F外 P外 S P外 r2 P外 R2 sin 2 F内 P内 S P内 r2 P内 R2 sin 2
P外 r
稳定时（平衡）：
F外 T' F内
P外 R2 sin 2 2R sin 2 P内 R2 sin 2
2 (P内 P外)R
会出现上升或下降，这种现象称为毛细现象。
润湿
不润湿
对于润湿管壁的液体
凹液面
P外 P0
P外
P内
2
R
P内 PA
P0
P0
R r cos
P0
PA
2
cos
r
PA
P0
2 cos
r
P0
· T R · r
A
P0
A
·C ·B
h
PB
PA
gh
(P0
2
cos
r
)
gh
PB PC P0
(P0
2
cos
r
)
gh
P0
h 2 cos rg
P大内
P0
4
R大
P小内
P0
4
R小
R2 R1
··C ·B ·A
三、毛细现象和气体栓塞
1、毛细现象 • 内聚力：液体分子之间的吸引力。 • 附着力：液体分子与固体分子之间的吸引力。
•润 湿：附着力大于内聚力，液体与固体的界面有 扩大的趋势，固体被润湿。
< 900 润湿
> 900 不润湿
• 毛 细 管：内经很小的细管。 • 毛细现象：将毛细管的一端插入液体中，管内的液面
液体的表面现象
The surface phenomena of liquid
数理教研室
植物花瓣和叶面上的露珠
• 液体除了具有流体的一般特性外，它还有 一个特殊的重要性质，即表面特性(surface characterization )。
• 液体与气体和固体相接触时都有一界面， 处于界面的分子同时受到同种分子以及气 体或固体分子的作用力，因而产生一系列 的特殊现象，称之为液体的表面现象 (surface phenomena of liquid)。
P内
P外
2
R
液体内、外
P 2 附加压强
R 拉普拉斯公式
P内
R T⊥ T
F内 P外
·
T⊥ P内
F外
P内
P外
2
R
P 2
R
3、说 明：
•凸液面： P内>P外，△P > 0
P内
P外
2
R
P 2
R
P外
P
P内
•凹液面： P内<P外
P内
P外
2
R
，△P < 0
P 2
R
P外
P内
2
R
R P外
P
P内
·· ··
4、球形气泡（肥皂泡） 解：
表面张力系数
3、液体的表面能 surface energy
表面层内的分子比液体内部的分子具有更多的势能。 表面积越大，势能越大。系统的能量有减小到最小的 趋势，所以只要有可能，表面积将减到最小。
• 如果要增加液体的表面积，就得作功把 液体内部分子移到表面层，从而增加了 液面的势能。
•表面能surface energy ：液体表面的势能
表面层
分子作 用球
A·
10-9m
B·
A处分子受 力
表面层内的分子都有往受B液力分为子体0 内部迁移的趋势,从而 使液体表面面积趋于缩小.
它们为什么可以 漂在水面上
2、表面张力：液体表面内存在的使其表面积 有收缩成最小的趋势的张力。
①、方向：与表面相切，与面内分界线垂直。
L
F ·F
②、大小：
F L
• 能够减小溶液表面张力系数的物质，称为表面活 性物质。
• 水的表面活性物质有：胆盐、肥皂、蛋黄素等。
肺泡的物理现象
• 肺泡内壁附着有一层特殊的肺液，类似于 一个个相互连通的微液泡。
肺泡的物理现象
• 大肺泡的表面活性物质的浓度小于小肺泡的 表面活性物质的浓度，所以大泡的表面张力 系数大于小泡的表面张力系数。这样，大肺 泡不会越来越大，小肺泡也不会越来越小。