表面張力與表面能.ppt

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1、一、表面張力和表面能1、表面與表面層：液體表面:液體與氣體或固體的接觸面。第四章分子動理論第五節(jié)液體的表面性質(zhì)Waterdropwaterrr液體表面層：液體表面下厚度等于分子作用球半徑的一層液層。液體的表面現(xiàn)象例子:液面面積有縮小到最小值的趨勢。液面宏觀上表現(xiàn)為一個被拉緊的彈性薄膜而具有張力。斥力>引力斥力<引力斥力=引力rr0r>分子作用球半徑無分子力分子作用球半徑：r=10-8m(平衡位置:r0=10-10m)從分子間的相互作用力f分析表面張力的產(chǎn)生：r空氣液體ACB表面層A

2、是液內(nèi)分子；B和C是液體表面層分子。液內(nèi)分子A受力分析：A分子受到的分子作用力的合力為零：?fi=0表面層分子B和C的受力分析：處于表面層的分子受到一個指向液體內(nèi)部的分子吸引力作用；宏觀上表面層表現(xiàn)為一個被拉緊的彈性薄膜。由于液面處于緊張狀態(tài)，在液面上存在著起收縮作用的表面張力。這些表面張力的方向都與液面相切，并且與線段AB垂直；它們大小相等，方向相反，分別作用在兩部分液面上。實驗表明:表面張力的大小正比于線段AB的長度。表面張力系數(shù)：2.表面張力ffABl液體薄膜ABCDf2?l表面張力的測定：平

3、衡時：*表面張力系數(shù)：（1）表面張力系數(shù)是液體本身的固有性，與液體的種類相關(guān)。（2）與液體的溫度有關(guān)。溫度愈高，液體的表面張力系數(shù)愈小。（3）與液體的純度有關(guān)。（4）與相鄰的介質(zhì)有關(guān)。l液體薄膜ABCDF2?lf△xΔS增加單位表面積所作的功：D′C′3.表面張力系數(shù)與表面能：表面張力系數(shù)等于液體增加單位表面積所作的功。表面張力系數(shù)表：平面液面：空氣水P0P液內(nèi)P液內(nèi)=P0彎曲球面液面：P0P液內(nèi)水由于表面張力f產(chǎn)生附加的壓強P附,所以P液內(nèi)?P0P附ff二.由表面張力解釋如下液面現(xiàn)象:P0P液內(nèi)水

4、P附ff凹面凸面1.彎曲液面的附加壓強R?fsr=Rsin?O球冠底面積：表面張力的垂直分量:表面張力的水平分量相互抵消:?球冠的表面張力:表面張力產(chǎn)生的附加壓強:凹面:凸面:P0PiPSffP0PiPSff凹面凸面對外表面：對內(nèi)表面：R1R2(R1=R2=R)肥皂泡球形液膜的附加壓強：演示實驗：（大泡小泡）P0對大泡：對小泡：因為R1>R2，所以P1

5、對液體分子的吸引力稱為附著力。f內(nèi)：液體分子對液體分子的吸引力稱為內(nèi)聚力。f內(nèi)θθ1.接觸角：三、毛細現(xiàn)象和氣體栓塞浸濕現(xiàn)象：當f附>f內(nèi)時，附著層擴展，液體浸濕固體；f附不浸濕現(xiàn)象：當f附900?<900水玻璃玻璃水銀水銀水２.毛細現(xiàn)象：液體浸濕毛細管壁時，管內(nèi)液面上升；液體不浸濕毛細管壁時，管內(nèi)液面下降。ABhC液面上升的原因:PB

6、：1、外科用脫脂棉來擦拭創(chuàng)面的污液。2、普通手術(shù)縫合線要經(jīng)過蠟處理。藥學應(yīng)用：1、藥物除濕及新鮮藥材的除水大多需通過藥材內(nèi)毛細管才能氣化。2、口服片劑后，片劑被浸潤后通過毛細管作用使水分進入片劑，利于人體對藥物的吸收。日常生活：棉花或棉布的吸水、餐巾紙吸墨水、煤油燈、植物吸收和運輸水分等。*液體在細管中流動時，如果管中有氣泡，液體的流動將受到阻礙，氣泡多時可發(fā)生阻塞，這種現(xiàn)象叫氣體栓塞。3、氣體栓塞(gasembolism)*潤濕現(xiàn)象。*細管中有氣泡：靜止液體靜止液體氣泡P附左P附右=液體氣泡P附左

7、P附右*氣泡產(chǎn)生阻力：PP<阻力壓強?=P附右-P附左*當?P??時，液體無法流動；*當?P??時，液體才可流動；*細管中若有n個氣泡，則要求外加壓強差?P?n?，液體才能流動。（?P:外加壓強差）+?P氣體栓塞在醫(yī)學中的應(yīng)用：*注射前，要排盡針筒中氣體；*潛水??；4、表面活性物質(zhì)與表面吸附（1）表面活性物質(zhì)：在液體（溶劑）中加入一定濃度的某種溶質(zhì)，使液體表面張力系數(shù)減小，這種溶質(zhì)稱為表面活性物質(zhì)。（舉例：肥皂；洗衣粉；肺泡分泌物等）原因：表面吸附（即表面活性物質(zhì)在溶液的表面層聚集并伸展成薄膜的現(xiàn)象

8、）。表面層肥皂分子水分子f1f2f1