液体的表面张力
液体的表面张力
液体的表面张力：
表面张力，指的是液体表面层由于分子引力不均衡而产生的沿表面作用于任一界线上的张力。
清晨凝聚在叶片上的水滴、水龙头缓缓垂下的水滴，都是在表面张力的作用下形成的。
此外，水黾之所以能站在水面上，也是由于表面张力的作用。
液体具有内聚性和吸附性，这两者都是分子引力的表现形式。
内聚性使液体能抵抗拉伸引力，而吸附性则使液体可以黏附在其他物体上面。
在液体和气体的分界处，即液体表面及两种不能混合的液体之间的界面处，由于分子之间的吸引力，产生了极其微小的拉力。
假想在表面处存在一个薄膜层，它承受着此表面的拉伸力，液体的这一拉力称为表面张力。
由于表面张力仅在液体自由表面或两种不能混合的液体之间的界面处存在，一般用表面张力系数σ来衡量其大小。
σ表示表面上单位长度所受拉力的数值，单位为N/m。
各种液体的表面张力涵盖范围很广，其数值随温度的增大而略有降低。
在我们的日常生活中，雨后水滴在枝头悬而不落，水面稍高出杯口而不外溢等现象，都是表面张力作用的结果。
液体的表面张力系数，是液体本身的一种性质，主要由液体本身决定。
无机液体的表面张力系数比有机液体的表面张力系数大的多，也就是说液体表面张力系数跟液体的种类有关。
水的表面张力系数72.8mN/m(20℃)，已知的有机液体表面张力系数都小于水，含氮、氧
等元素的有机液体的表面张力系数较大，含F、Si的液体表面张力系数最小。
水溶液：如果含有无机盐，表面张力比水大；含有有机物，表面张力比水小。
表面张力及影响因素
生物医学
在生物医学领域，表面张力可用于研究生物膜的结构和功能，以及细胞与 表面的相互作用。
在医疗器械的设计中，表面张力可影响医疗器械的润湿性和生物相容性， 从而影响医疗器械的使用效果和安全性。
在药物传递系统中，表面张力可影响药物的释放和吸收，从而影响药物的 疗效和副作用。
表面张力的大小反映了液体的湿润性，即液体的粘附力、 抗拉力和抗压力等性质。
表面张力还与液体的蒸气压、气液界面传质、界面电场等 性质密切相关，在化学、物理、工程等领域有广泛应用。
02
CHAPTER
表面张力影响因素
温度
温度对表面张力的影响
随着温度的升高，大部分液体的表面张力会减小，但有些液体的表面张力会先 减小后增大。
成、分离、纯化等方面的应用。
03
探索表面张力在生物医学领域的应用
未来可以探索表面张力在生物医学领域的应用，例如表面张力在细胞生
长、药物传递等方面的作用，为生物医学研究提供新的思路和方法。
THANKS
谢谢
表面张力与界面现象、物质性质、生 物医学等领域密切相关，因此具有广 泛的应用前景。
研究难点
表面张力与界面现象的复 杂性
表面张力与界面现象密切相关，但界面现象 的复杂性使得研究表面张力变得困难。
实验测量技术的局限性
目前实验测量表面张力的方法存在误差较大、测量 精度不高等问题，需要发展更精确的测量技术。
环境科学
01
在环境科学领域，表面张力可 用于研究水体表面的蒸发和凝 结过程，以及污染物在表面的 吸附和扩散等。
02
在水处理技术中，表面张力可 用于改善水的润湿性和分离效 果，从而提高水处理的效率和 效果。
液体的表面张力
小结 表面张力 表面能
f = α ⋅l
E = αS
2α 球形液面附加压强 P S = R 2α 2α cosθ = h= 毛细现象 ρgR ρgr
Homework
• 4-10, 4-11，4-13，4-13，4-15 ， ， ，
• 2.假如两种同温度液体混合时不发生 假如两种同温度液体混合时不发生 化学反应，也不分层， 化学反应，也不分层，且体积不变 为分体积之和）， ），请你猜想混合液 （为分体积之和），请你猜想混合液 体的表面张力系数，并说明理由。 体的表面张力系数，并说明理由。
接触角
在固体与液面之间通过液 体内部的夹角。 体内部的夹角。
θ =0
完全润湿
0 <θ <
润湿
π
π
2
2
<θ <π
θ =π
不润湿
完全不润湿
液面在坚直毛细管中的改变
PA = PC = PD = P0
2α PB = PA − R = PC − ρgh
2α 2α cosθ h= = ρgR ρgr
气体栓塞 液体在细管中流动时, 液体在细管中流动时,由于存在气 泡而导致的流动受阻的现象。 泡而导致的流动受阻的现象。
完整肥皂膜
剌破一边后
肥皂膜使软线绷紧的演示
1.表面张力的大小和方向 表面张力的大小和方向 (Magnitude and direction of surface tension ）
表面张力的方向 (Direction of surface tension） ）
表面张力方向：垂直于分界线并与液体表面相切。 表面张力方向：垂直于分界线并与液体表面相切。
4α Ps = PC − PA = R
第三章 第4节 液体的表面张力
[借题发挥] 表面张力不是向上的力，是表面各部分相互 吸引的力。
对表面张力的理解 [例 2] [多选]关于液体的表面张力，下列说法中正确的是
A．表面张力方向与液面垂直
()
B．表面张力是液体表面层中任一分界线两侧大量分子相
互作用力的宏观表现
C．表面层里的分子分布要比液体内部稀疏些，分子力表
现为引力
(2)液体不同层面的分子疏密程度不同。 (3)在液体内部，引力和斥力大小相近。在液体表面层， 整体上表现为引力是液体表面张力产生的原因。
2．液体表面具有收缩趋势的原因是
()
A．液体可以流动
B．液体表面层分子间距离小于液体内部分子间距离
C．与液面接触的容器壁的分子对液体表面分子有吸引力
D．液体表面层分子间距离大于液体内部分子间距离 解析：由于液体表面层分子间的距离大于液体内部分子间的
D．表面层中的分子间的距离小于平衡距离，因此分子间
的作用力很强
[思路点拨] 能从微观角度理解表面张力的形成原因是 处理该类问题的关键。
[解析] 表面层里的分子距离比液体内部大些，即表面层 里的分子分布要比液体内部稀疏些，分子力表现为引力，表 面引力就是表面层分子引力的宏观表现，表面张力方向与液 面相切，因此 B、C 正确，A、D 错误。
C．喷泉喷射到空中的水形成一个个球形的小水珠 D．小昆虫能在水面上自由来往而不陷入水中靠的是液体 表面的张力作用
[解析] 慢慢向酒杯中注入水，由于表面张力的作用，使液体 表面呈一弧形，即使稍高出杯口，水也不会流出来，故 A 项正确； 小木块浮于水面上，实际上小木块的一部分已经陷入水中(排开一 部分水)，受到的是水的浮力作用而非表面张力作用，因此 B 选项 错误；喷到空中的水分散时每一小部分的表面都有表面张力在起作 用且又处于完全失重状态，因此形成球状水珠，故 C 项正确；仔细 观察可以发现，小昆虫在水面上站定或行进过程中，其脚部位置比 周围水面稍下陷。但仍在水面上而未陷入水中，就像踩在柔韧性非 常好的膜上一样，因此，这是液体的表面张力在起作用。浮在水面 上的缝衣针与小昆虫情况一样，故 D 选项正确。[答案] ACD
常见液体表面张力现象
常见液体表面张力现象一、引言液体的表面张力是指液体表面上的分子之间的相互作用力。
它是液体分子间吸引力的结果，具有一定的弹性和抗拉伸性，能使液体表面呈现出一种紧致的状态。
在日常生活中，我们可以观察到许多常见的液体表面张力现象。
本文将围绕常见液体表面张力现象展开讨论。
二、水珠的形成与滴落当水滴在平面上形成时，由于水分子之间的吸引力，水滴呈圆球状。
这是因为水分子在表面上的吸引力比在内部的吸引力要大，所以水分子会尽量减少表面积，形成一个球形。
当水滴足够大，重力超过了表面张力的作用，水滴就会滴落下来。
三、水面上的浮力在水面上放置一根细绳，我们会发现细绳漂浮在水面上。
这是因为水面上的表面张力使得水分子在水面上形成一个薄膜，细绳所受到的上表面和下表面的表面张力相互抵消，从而细绳悬浮在水面上。
四、水下的气泡当我们在水中吹气时，会产生许多气泡。
这是因为水分子的表面张力使得水分子在水面上形成一个薄膜，气泡被包裹在水薄膜中。
同时，气泡的形成也与气体的密度有关，气体密度较小，容易在水中形成气泡。
五、鱼儿吸食鱼儿在水中吸食时，会张开嘴巴，形成一个小球状的空间。
这是因为鱼儿张开嘴巴时，水分子的表面张力使得水分子在嘴巴前缘形成一个凹面，将水中的食物吸入嘴中。
六、水滴在草叶上的滚动当水滴滴在草叶上时，我们可以观察到水滴滚动的现象。
这是因为草叶表面的毛细结构使得水滴无法均匀分布在表面上，从而产生了不平衡的表面张力，推动水滴滚动。
七、水面上的浮尘在水面上放置一些浮尘，我们会发现浮尘集中在水面上形成一个薄膜。
这是因为浮尘与水分子之间的吸引力比浮尘之间的相互作用力要大，浮尘会受到水分子的吸引而集中在水面上。
八、水面上的跳水在水面上轻轻投掷一颗小石子，我们会看到石子在水面上跳跃几次后沉入水中。
这是因为石子在水面上受到的浮力比重力要大，表面张力将石子向上推，使其跳跃几次后才沉入水中。
九、水滴在叶片上的扩展当水滴滴在叶片上时，我们会观察到水滴会扩展开来，形成一个薄膜。
液体表面张力
液体表面张力引言液体表面张力是物理学中一个重要的概念，用来描述液体表面的特性。
液体表面张力对许多自然现象和工程应用都有影响，如液体的凸起和凹陷、液滴的形成与分裂以及液体在导管中的上升与下降等。
本文将介绍液体表面张力的基本原理、测量方法和影响因素。
基本原理液体表面张力是指液体分子间存在的相互作用力，使液体表面不容易被扩展的性质。
液体分子间的吸引力使液体分子在表面聚集，形成一个相对紧凑的层。
这种表面上分子的紧密堆积导致表面张力的产生。
液体表面张力的数学描述可以用表面张力系数来表示，记作T，单位是N/m。
表面张力系数是单位长度上作用在液体表面上的力与作用在该表面上液体的长度之比。
液体表面张力可以导致一些有趣的现象，如水珠的形成和浸润。
当水滴滴在一个水平表面上时，液体表面张力使得水滴呈现出球状。
而浸润现象则是液体在固体表面上的扩展与附着。
测量方法提升法提升法是一种常用的测量液体表面张力的方法。
其基本原理是通过在液体中插入一个单独的物体（如金属环），然后通过逐渐提升该物体直至脱离液体表面。
通过测量所需的提升力和物体周长，可以计算出液体表面张力。
静力法静力法是利用一个浮标并将其部分浸入液体中来测量液体表面张力的方法。
静力法的测量原理是根据液体表面张力使得液体表面的压强在垂直方向上呈现不均匀分布的特点，从而引起浸入液体的浮标受力。
比重差法比重差法是通过测量液体和另一种具有不同密度的液体的接触角来计算液体表面张力的方法。
液体的接触角可以通过测量两种液体在接触面上所形成的弯曲程度来确定，接触角的数值与液体表面张力有关。
影响因素液体表面张力受到许多因素的影响，下面介绍其中几个主要因素：温度温度对液体表面张力的影响主要是通过影响液体分子间的相互作用力。
一般来说，随着温度的升高，液体的分子动能增加，分子间的相互作用力减弱，导致液体表面张力减小。
溶液浓度溶液浓度对液体表面张力的影响可以是正的或者负的，取决于溶质和溶剂之间的相互作用力。
表面张力介绍
表面张力一、液体的表面张力产生的原因1.首先，要理解什么是表面层，由液体的性质可知：液体中分子与分子之间的距离比气体分子之间的距离小得多，它的平均距离r0的数量级约为10-10m,当两个分子之间的距离大于r0，而小于10 r0时，也就是说分子间的距离在r0－10 r0之间时，此时，分子之间的作用力表现为引力，若分子间的距离大于10 r0，则引力趋于零，所以，我们可以认为液体分子之间的引力作用范围是一个半径不超过10 r0的球，只有球内的分子才对球心的分子有作用力，这个球的半径就称为分子引力作用半径。
而液面下厚度约等于分子引力作用半径的一层液体称为液体的表面层。
所以，凡是液体跟气体接触的表面，都会形成一个有两个表面的薄层，称为表面层。
2.其次，表面层内分子的分布，从两个角度认识表面张力。
从分子动理论的观点分析：当分子间距小于分子引力作用半径时，它们之间才有相互作用的引力。
如果我们在液体内部任取一分子P ,以P为球心，以分子引力半径R 为半径作一球，这样球外分子对P 无作用力，只有球内分子对P 的作用力。
在液体内部和表面层分别取两个分子A和B，分子A在液体的内部，分子B在液体的表面层中。
如图，液体中两个分子A和B受周围分子引力作用的情形。
对A分子而言：受到的引力必定是球对称的，合力等于零。
对B分子来说：它处于液面下厚度为R的表面层中,分子B的情形就不同了。
B分子受到两种力的作用：液体和液外气体。
但是由于气体的密度与液体相比是很小的，它们对液体分子的引力作用可以忽略。
因而分子B所受的引力作用,不再是球对称的了，合力不再等于零。
由于球体是左右对称，上下不对称的，所以对于B分子所受的其他分子的作用力,在水平方向上的分力相互抵消，合力方向应该为垂直液面向下的。
这样，处于表面层中的液体分子,都受到垂直于液面并指向液体内部的力的作用。
在这些力作用下,表面层内的所有液体分子均受有向下的吸引力，使液体表面的分子有被拉进液体内部的趋势,从而把表面层紧紧拉向液体内部。
液体的表面张力
ρ铁针> ρ水
针沉下去
现象：针浮在水面上
F1
F2
“液膜”
水黾
液体的表面张力
液体的表面张力
液体表面 吸引力
F F 方向：液面的切线方向
液体的表面张力
➢冷针扎肥皂膜 ➢热针扎肥皂膜
肥皂膜不破 肥皂膜破了
液体表面张力的大小与温度有关
➢温度高，表面张力小 ➢温度小，表面张力大
小船自动前进
现象：“水平方向上 似乎不受力的情况 下，小船为什么会 自动往前走？”
•解释捏水成串的实验原理 •利用生活中的物品制作演示仪器
液体的表面张力
•液体表面张力仪的应用
授课课件
液体的表面张力
开口瓶子倒立不流水
液体的表面张力
➢液体的表面张力存在于任何气体和液体接触的情况
液体的表面张力
r>>r0
r>r0 r0
气 表面层
液
稀疏
r>r0
引力
表面层
r0
F
斥
r 力 0
引
r
力
分子间作用力和距离的关系图
F1
F2
液面绷紧
液体的表面张力
现象：绷紧的橡皮膜具有收缩趋势，使其表面积趋于最小 绷紧的液面也具有收缩趋势
表面积趋于最小
液体的表面张力
力
液体的表面张力
液体表面 吸引力 表面积趋于最小 力
液体表面张力是由于液体表面层的分 子间存在着吸引力，从而在宏观上产生 一个作用于液体表面,使液体表面积趋于 最小的力。
液体的表面张力
数学上：相同体积的物质，球体的表面积最小
使液体表面积趋于最小
•做一做：
液体的表面张力
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液体分子跟固体一样是密集在一起的，液体分子 的热运动主要表现为在平衡位置附近做微小震动， 但是，液体分子只在很小的区域内做有规则的排 列，这种区域是暂时形成的，边界大小随时改变， 有时瓦解、有时重新形成。
2、液体特性： （1）体积一定：分子间距接近r0，相互间的作用 力强，体积难以压缩。 （2）流动性：液体分子没有长期的固定的平衡位 置，液体分子可以在液体中移动。
1、能举出液体具有表面张பைடு நூலகம்的例子。 2、能从微观角度解释液体为什么具有表面张力。 3、能区别表面张力和浮力
1、请从微观角度解释液体为什么具有一定的体积？ 液体为什么可以流动？ 2、请从微观角度解释液体表面张力的产生原因。 3、请举出液体表面张力的具体实例。 4、请说明表面张力和浮力的区别。
一、液体的微观结构及特性
二、液体表面张力的微观解释：
1、产生原因： ①液体表面由于蒸发导致表面分子密度较小，分子 间的距离较大。 ②此时分子间的相互作用力表现为引力。 ③分子之间的引力导致表面张力的产生。
2、表面张力的方向： 方向和液面相切，垂直于液面上的各条分界线。
F1
N
M
F2