表面张力和毛细现象

土地的盐碱化源于毛细现象抽吸地下水
灌溉以及水库会引起地下水 上升，如果达到土壤毛细作 用范围，蒸发就会使地下水 持续上升，水被蒸发，留下 矿物质，引起土地盐碱化。 植树、治沙与土地荒漠化
土地的盐碱化源于毛细现象抽吸地下水
祝大家
学习愉快 万事如意
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感谢下 载
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VV 22ggHH
沿程阻力损失 局部阻力损失
出
H
流
速
度
P
不考虑流动的损失，重力势能、 压力能和动能的总和守恒
P +ρg H + ρV 2 /2 = 常数
Bernoulli 方程
流体能量 P +ρg H + ρV 2 /2 实际上逐步降低
VV 22ggHH
沿程阻力损失 局部阻力损失
出
H
流
速
度
P
沿程阻力损失：沿直管流动，流体与管壁摩擦 引起的，与管径成反比，与动能成正比，比例 系数与流体、管道粗糙特征等有关。
PB
力平衡方
S PA 程= S PB+
HB ρg（HB - H A)S
PA
• The difference of pressure due to a difference in elevation within a fluid column is given by:
ΔP=ρgΔH
Pascal`s law or Pascal`s principle
• The difference of pressure due to a difference in elevation within a fluid column is given by:
ΔP=ρgΔH
Pascal`s law or Pascal`s principle
高度变化所
引起的压力 差异
Surface tension：Robert Anderson
光的干涉条纹 显示水面高度 的微小变化
表面张力
表面张力是出现在液 体表面的张力，并不 是作用在表面的张力。
其起因实际上是界面
所造成的不对称
分子之间存在引力，液体内部每
一个分子都受到周围分子的引力， 液体表面
处于平衡状态。 但边界处的分子只受到内部分子
流体从水面到出口将重力势能转换为压
力能，再将与压自力能由转换落为体动能 运动的速度 完全相同
V 2gH
出流是一个 准静态过程
出
H
流
速
度
P
不考虑流动的损失，重力势能、 压力能和动能的总和守恒
P +ρg H + ρV 2 /2 = 常数
Bernoulli 方程
流体能量 P +ρg H + ρV 2 /2 实际上逐步降低
毛细现象
• 一个细玻璃管插入水中， 水面会上升。其原因是玻 璃管壁对水分子的引力大 于水分子之间的引力。这 在玻璃管的内外表面都能 看到。 直径1 mm 的干净管子内，水 面可上升 30 mm
2πr T cosα ＝ πr ２ hρg cosα /ρg r
h ＝ 2T
纤维将水从下方引到高处
Dehra Dun-Waterfall at Sahastradhara generated by upward capillary
单位符号的确定规则
From Wikipedia, the free
e Pnasccaly`sclalw or pPasecadl`si a principle
A change in the pressure of an enclosed incompressible fluid is conveyed undiminished to every part of the fluid and to the surfaces of its container
Bernoulli 方程
流体能量 P +ρg H + ρV 2 /2 实际上逐步降低
VV 22ggHH
沿程阻力损失 局部阻力损失
出
H
流
速
度
P
局部阻力损失：因流体运动的速度大小和方向 改变而引起的能量损失，与动能成正比，比例 系数与流体、管道（速度改变）特征等有关。
浇花水的塑料管
用塑料水管浇花，缩小其出口 面积能使水流喷到更远的地方
Mandarin duck 通，在壶体顶部设有加液孔，壶把上设有进气孔，使用时可随意选择壶内任一
种液体。该鸳鸯壶结构简单、造型美观、制造容易、成本低，使用方便，特别 适合于家庭、食堂、餐厅使用。
浮力、表面张力和毛细现象
引言 浮力定律 表面张力 毛细现象 结语
液体的浮力
液体对各个方向都
浮力、表面张力和毛细现 象
尤明庆
2008 年 10 月 19 日
Pascal 原理及 Bernoulli 方程
1） 引 言 2） Pascal 原理 3) Bernoulli 方程 4） 虹吸现象（Siphonage) 5) 结束语
复习
静水压 力
力是物体之间的相互作用 压力是流体内部单位面积的的作用力 压力垂直于作用面 流体压力与位置有关，与方向无关，即： 同一位置，各个方向的压力相等 力的单位是Newton，符号 N; 压力的单位是 Pascal ，符号 Pa; 1 N =1 kg m/s2, 1 Pa = 1N/m2, 1 MPa = 106 Pa
肥皂液的表面张力系数较小
P0
P1
P2
P1
P2
20℃时水的表 面张力系数为 0.073N/m。
液体对固体的沾湿和不沾湿
固体分子对液体分子的引力 大于液体分子之间的引力， 则称液体对固体是沾湿的， 如水对玻璃，柴油对铁皮； 反之称为不沾湿的，如水银 对玻璃，水对荷叶。
• 柴油对铁皮的沾湿： 危害与防治
定价 230元
H*
H*
虹吸现 象：
装置通常处在大
？？ 气中，但即使两
贮水器液面为真 空，虹吸现象也 能实现
《辞海》2244页
鸳鸯壶
实用新型
申请专利号 CN90200662.2
专利申请日 1990.01.16
名称
鸳鸯壶
申请（专利权） 崔 富 胜
本实用新型涉及一种可以盛装各种液体的鸳鸯壶，由壶体、壶嘴、壶 把和壶盖组成。壶体内由隔板分隔成两个空腔，并分别与通往壶嘴的通液道相
PA
压力也是能量，其来源是………
烟囱的作用
矿井自然通风系 统 冬天 夏天
PB
PB
PA
压力也是能量，其来源是………
Bernoulli 方程
流体从水面到出口将重力势能转换为压 力能，再将压力能转换为动能
H
静止流体重力势 能与压力能总和 守恒
V
P
PA +ρg H A = PB + ρgHB
Bernoulli 方程
一般的说法是，面积减小，速 度增大，因而可以喷得更远。
说这句话时，实际上心中有这
流 量 等
若 将 管
于子
0
，完
速 度
全 捏
？住
！，
样的一个认识：改变出口面积
时水管的出流量不变。不过，
浇花水的塑料管
减小出口面积，增大整个系统的流动阻力，因而流量减小；出口面积为零， 流量为零。
流量减小，水到达出口处的压力损失就减小，使得出口处的压力增大；流量 为零，出口处压力 - -
P1 P2
P2－P0＝ 4T / R
(P2－ P1 ) πR2＝2πRT (P1－ P0 ) πR2＝2πRT
表面张力
吹
法肥
肥皂泡因表面张力才存 ． 皂
在。半径 R 肥皂泡，有
夏泡 尔的
wk.baidu.com
两层表面，都产生张力。
丹
少 年
内部压力 P2 大于肥皂液 压力 P1，而 P1 又大于 大气压 P0
P2－P0＝ 4T / R
虹吸现象
有什么用途？
1） 金鱼缸换水 2） 当年吃车加油 3） 清洗猪肺 4） 等等
O O
H* A A
H* B B
水往低处流是内因，本性; 大气压是外因，环境；而 曲管内充满水是触发条件，机遇！
虹吸现象
O
OO
OO
O
A B
O
戒
贪
杯
A
A
A
B
B
B
量变引起质变
质变不可逆转
临界点隐蔽难知
《 辞 海 》, 缩 印 本上海辞书出版 社1999年．
液体的浮力
冰密度小于水（随结构变化），冰山 露 出 水 面 部 分 为 总 体 积 的 1/7 ～ 1/5 ， 所谓冰山的一角。
融化后正好充填其水下部分的体积， 不会引起水面的上升。
南极洲的冰架压在陆地上，断裂跌入 海中时海平面就上升了，并不要等到 冰山融化。
液体的浮力
鱼通过给鳔充气或放气改变体积 调整浮力。潜水艇
高度变化所 引起的压力 差异
静止流体重力势 能与压力能总和 守恒
力平衡方
PB
S PA程= S PB+
HB ρg（HB - H A)S
PA
PA +ρg H A = PB + ρgHB
ΔP=ρgΔH
烟囱的作用 假如不流动：
PB
PB
ΔP外=ρ冷 gΔH，大 ΔP内 =ρ热gΔH，小
烟囱出口处热空气压 力较高，因而
浮心：浮力的作用点
浮体的位置和稳定性 球体 圆柱体 正方体 等等
表面张力
分子之间存在引力，液体内部每 一个分子都受到周围分子的引力， 处于平衡状态。
但边界处的分子只受到内部分子 的引力，呈收缩趋势，存在一种 张力。荷叶上的水滴、浮在水面 上的硬币就是表面张力的作用。
不沾湿
昆虫在水面上行走
出口处压力增大，喷出速度就有可能增大，水流也就有可能喷到更远的地方。 不过 - -
水暖为什么由上而下供应用用户 利用流体的重力势能克服流动阻力
虹吸：利用曲管将液体经高 于液面的地方引向低于液面
A siphon is a continuous tube that allows liquid to drain from a reservoir through an intermediate point that is higher than the reservoir, the flow being driven only by the difference in hydrostatic Pumping. It is necessaprryestshuarte twhiethfoiuntalaneyndneoefd the tube be lower thafnorthe liquid surface in the reservoir.
利用浮力定律时必须要求物体表 面都承受液体的压力。
如果潜艇伏底在淤泥中，就有会 失去下方的压力，从而被压死永 远不能浮出水面。
3 处错 ！
阿基米得为世人 所熟知的故事是浮力定律的 发现。有一天他从澡盆里跳 出来，跑到大街上大喊： “我找到了！”因为他坐进 澡盆时，看见了水从盆缘溢 流出来，于是想出了计算制 作国王皇冠用了多少黄金的 方法——把皇冠放入注满水 的容器中，溢出水的体积相 当于皇冠的体积。这就是人 尽皆知的浮力定律。
所接触的 有固体和 气体
的引力，呈收缩趋势，存在一种
张力。荷叶上的水滴、浮在水面
上的硬币就是表面张力的作用。
表面张力
P0 吹
P1
法肥
肥皂泡因表面张力才存 ． 皂
在。半径 R 肥皂泡，有
夏泡 尔的
P2
两层表面，都产生张力。
丹
少 年
内部压力 P2 大于肥皂液 压力 P1，而 P1 又大于 大气压 P0
有压力，而压力随
力
深度线性增加。
在 竖
浮力是液体压力对
直 方
固体表面作用的合
向
力，等于物体所排
分
开液体的重量
解
液体的浮力
液体对各个方向都 有压力，而压力随 深度线性增加。
浮力是液体压力对 固体表面作用的合 力，等于物体所排 开液体的重量
约在公元200年三 国时曹冲称象
公 元 前 约 200 年 ， 阿基米德利用浮 力替国王确定王 冠的含金量