第3章液体的表面现象教师：陈莹莹1理学院应用物理系2012年12月13日目录第1节：液体的表面张力第2节：弯曲液面的附加压强第3节：毛细现象第4节：蒸发与凝结2理学院应用物理系2012年12月13日1.2液体的表面张力现象及其微观本质液体的表面张力现象液体表面像张紧的弹性薄膜一样，具有使液体表面收缩至最小的趋势。液体表面具有收缩作用的力，称为液体的表面张力。说明表面张力使液面收缩至最小；表面张力均匀分布，力的方向与液面相切。3理学院应用物理系2012年12月13日1.2液体的表面张力现象及其微观本质液体表面张力的微观本质分子有效作用半径：分子间引力所能作用到的距离。在液体与气体的分界面处厚度等于分子有效作用半径的那层液体称为液体表面。以分子为球心，以分子有效作用半径为半径作一球面，通常把这个球称为分子作用范围（分子作用球）。液体表面分子作用球4理学院应用物理系2012年12月13日1.2液体的表面张力现象及其微观本质液体表面张力的微观本质A液体表面BBAAFL所受合外力为0沿各个方向运动的可能性相等5所受合外力指向液体内部有向液体内部运动的趋势理学院应用物理系2012年12月13日1.2液体的表面张力现象及其微观本质液体表面张力的微观本质液体内的分子若要进入表面层，必须克服指向液体内部的分子引力作功，这部分功将转变为分子相互作用的势能，增加了表面层内分子的势能。因此，液体表面层分子势能大于液体内部。表面层内的分子比在液体内时高出的那部分势能，叫做表面能。因此，表面层越大，表面能越高；表面层越小，表面能越低。由势能最小原则，无外力时液体会尽量减小表面层，收缩至最小，以使表面能降至最低。液体表面的收缩趋势，在宏观上就呈现为表面张力。6理学院应用物理系2012年12月13日1.3表面张力系数表面张力系数的定义从力的角度定义f??LW从做功的角度定义???S?E从表面能的角度定义???S7理学院应用物理系2012年12月13日1.3表面张力系数表面张力系数的基本性质（1）不同液体的表面张力系数不同，密度小、容易蒸发的液体表面张力系数小。（2）同一种液体的表面张力系数与温度有关，温度越高，表面张力系数越小。（3）液体表面张力系数与相邻物质的性质有关。（4）表面张力系数与液体中的杂质有关。8理学院应用物理系2012年12月13日目录第1节：液体的表面张力第2节：弯曲液面的附加压强第3节：毛细现象第4节：蒸发与凝结9理学院应用物理系2012年12月13日2.1弯曲液面的附加压强对于弯曲液面来说，由于液体表面张力的存在，在靠近液面的两侧就形成压强差，称为附加压强，记为Ps。Ps?P?P外内说明其中P为液面内侧的压强，内P外为液面外侧的压强。Ps的正负与方向无关，仅表示液面内外压强的大小关系。Ps?0，说明P?P外；内Ps?0，说明P?P外；内10理学院应用物理系2012年12月13日2.1弯曲液面的附加压强凸液面2?Ps?P?P外?内R凹液面PsPs2?Ps?P?P外??内R总结ff弯曲液面表面张力合力不为0，导致Ps?产生，二者均指S向弯曲液面的球心。R为弯曲液面曲率半径。FfPs的正负由Ps?P?P外确定，凸液面为正，凹液面为负。内11理学院应用物理系2012年12月13日2.2弯曲液面附加压强的大小如果液面外大气压为P0，在平衡状态下，凸液面内液体压强为：2?PS?P?P外=内R凹液面内液体压强为2?P?P0?内R2?PS?P?P外=?内R2?P?P0?内R12理学院应用物理系2012年12月13日2.2弯曲液面附加压强的大小球形液膜B两个球形面的半径近似相等RCA2?液膜外表面为凸液面，有PB?PA?R2?液膜内表面为凹液面，有PB?PC??R球形液膜内气体的压强为2?2?2?4?P?PB??(PA?)??P0?CRRRR13理学院应用物理系2012年12月13日目录第1节：液体的表面张力第2节：弯曲液面的附加压强第3节：毛细现象第4节：蒸发与凝结14理学院应用物理系2012年12月13日3.1润湿和不润湿润湿和不润湿取决于液体和固体的性质，是由附着层分子力引起的。附着层：在液体与固体接触面上厚度为液体分子有效作用半径的液体层。内聚力：液体分子对附着层内液体分子的吸引力。f附Af内附着力：固体分子对附着层内液体分子的吸引力。15理学院应用物理系2012年