液体 表面张力 毛细现象 ppt课件
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3．浸润与不浸润的分析 浸润与不浸润现象是分子力作用的表现．当液体与固体接 触时，在接触处形成一个液体薄层，叫做附着层，附着层里的 分子既受到固体分子的吸引，又受到液体内部分子的吸引，如 果受到的固体分子的吸引比较弱，附着层里的分子就比液体内 部稀疏，在附着层里就出现跟表面张力相似的收缩力，这时跟 固体接触的液体表面有缩小的趋势，形成不浸润现象．相反， 如果受到的固体分子的吸引相当强，附着层里的分子就比液体 内部密，在附着层里就出现液体相互排斥的力，这时跟固体接 触的液体表面有扩展的趋势、产生浸润现象．
【解析】 液体表面张力和浮力不同，表面张力的形成原 因是液体表面层的分子力，而浮力产生的原因是浸入液体内部 的物体上、下表面的压强差造成的．
小缝衣针漂浮在水面上，针并没有浸入液体中，只受到水 面的作用力，故是表面张力现象，小船浮在水面上，受到的是 浮力，故B错，表面张力作用可以使液面收缩．
【答案】 ACD
现象：(1)刺破棉线左侧薄膜，右侧的薄膜就会收缩，使 棉线向右弯成弧形．
(2)刺破右侧薄膜，左侧的薄膜就会收缩，使棉线向左弯 成弧形．
实验二：把一个棉线圈系在铁丝环上，使环上布满了肥皂 水的薄膜，观察此时棉线圈是松弛的还是张紧的，如图①所 示．
用热针刺破棉线圈里的肥皂膜，观察棉线圈外薄膜和棉线 圈有什么变化，如图②所示．
2．浸润 水会附着在玻璃上形成薄层，这种现象叫做浸润． 一种液体会润湿某种固体并附在固体的表面上，这种现象 叫做浸润． 水银在玻璃板上成为球形，不附着在玻璃板上，这种现象 叫做不浸润． 一种液体不会润湿某种固体，也就不会附在这种固体的表 面，这种现象叫做不浸润．
特别提醒 同一种物体，对有些液体浸润，对有些液体不 浸润，同一种液体，对一些固体是浸润的，对另一些固体是不 浸润的．例如：水能浸润玻璃，但不能浸润石蜡，水银不能浸 润玻璃，但能浸润锌．
《科学毛细现象》课件
毛细现象的应用
总结词
列举一些毛细现象的应用实例，展示其 在生活和工业生产中的实际应用价值。
VS
详细描述
毛细现象在许多领域都有广泛的应用。例 如，在建筑行业，毛细现象被用于防水材 料的设计；在医疗领域，毛细现象被用于 制造微流体芯片和药物传递系统；在环保 领域，毛细现象被用于水净化和土壤修复 等。此外，毛细现象在印刷、纺织、农业 等领域也有着重要的应用。
2. 将细玻璃管插入水中，观察水在玻璃管中的上升高度。
实验步骤与实验过程
01
3. 改变玻璃管的材料、直径和液 体的种类，重复实验步骤2。
02
4. 记录实验数据并进行比较分析 。
实验步骤与实验过程
实验过程
1. 将细玻璃管插入水中，观察水在玻璃管中的上升高度，并用尺子测量 高度。
2. 更换不同材料的玻璃管或改变玻璃管的直径，重复实验步骤1。
物检测、环境监测等领域。
生物医学应用
在生物医学领域，毛细现象的应用主要 体现在血液和细胞等生物液体的流动和
传输过程中。
毛细血管是人体内最细小的血管，血液 在毛细血管中的流动是依靠毛细现象实
现的。
在医学诊断和治疗中，毛细现象的原理 还可以用于制造微小针头、药物传输系
统等医疗设备。
工业生产中的毛细现象
毛细现象与流体力学的关系
研究毛细现象与流体力学的相互影响，以及 在流体动力学中的重要应用。
毛细现象与热力学
探讨毛细现象与热力学之间的联系，以及在 热力学中的重要应用。
TH象的实验研究
实验目的与实验原理
实验目的
通过实验探究毛细现象，理解其产生 原理，并掌握相关应用。
实验原理
毛细现象是指液体在细管或细孔中上 升或下降的现象。本实验将通过观察 不同条件下毛细现象的变化，探究其 产生的原因和影响因素。
表面张力课件
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14
作用在小面元ΔS周界线Δｌ上的表面 张力为
Δf ＝α×Δｌ
Δf 可以被分解为Δf１和Δf２，由于Δf２与 半径ｏｃ垂直，对附加压强不起作用，
故不考虑。
而Δf１的方向指向液体内部，其值为
Δf１ =Δl sinφ=α×Δl sinφ
PPT学习交流
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作用于ΔS整个周界线－－即其周长上的 表面张力，指向液体内部的分力总和为
即增加单位液面所增加的势能。
由上式可知，α在数值上等于增加单位液 面时外力所作的功，从能量的角度看，其大小 等于增加单位液面时所增加的表面自由能。
那么液体表面能的减小可以通过下面任 一种自动过程来实现：
自动减小S；
自动减小α；
S和α两PPT学者习交都流 同时自动减小。
11
二、曲面下的附加压强
Hale Waihona Puke PPT学习交流PC
PA
4
R
PPT学习交流
19
一、毛细现象和气体栓塞 １、 毛细现象
（１）润湿现象 当液体和固体接触 时，液固界面之间会出现两种现象：
润湿和不润湿现象。
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20
同一种液体，对不同的固体来说，
它可以是润湿的，也可以是不润湿的。 润湿和不润湿现象就是液体和固体接触 处的表面现象。其差别是由液体分子与 固体分子之间的相互作用而形成的。可 以用其分子间相互作用力的大小来解释。
PPT学习交流
4
如果以10-9m为半径作一球面， 显然则只有在这个球面内的分子才 对位于球心上的分子有作用力。
分子作用球——分子引力作用范围是 半 径 为 10-9m 的 球 形 ， 球 的 半 径 称 为 分子作用半径。
表面张力和毛细现象
01
02
1. 洗涤剂
用于清洁衣物、餐具等，通过降低表 面张力使污渍更容易被去除。
03
2. 化妆品
用于护肤品、彩妆等产品中，改善皮 肤和头发的质感，增加产品的稳定性。
4. 医药领域
用于药物制备、注射剂等，提高药物 的溶解度和稳定性。
05
04
3. 食品工业
用于食品添加剂、乳化剂等，提高食 品的口感和稳定性。
生物学中的表面科学
在生物学领域，表面张力在细胞膜的结构和功能 中发挥重要作用，细胞膜的表面张力与细胞生长、 分裂和迁移等生理过程密切相关。
表面张力还影响生物分子在水溶液中的自组装和 相互作用，从而影响生物分子的结构和功能。
环境科学中的表面科学
在环境科学中，表面张力被用于研究 水与土壤、空气之间的界面现象，如 水滴在土壤表面的润湿和扩展，以及 水蒸气在植物叶片表面的凝结等。
01
02
03
04
05
总结词
1. 阴离子型表面 2. 阳离子型表面 3. 非离子型表面 4. 两性离子型表
活性剂
活性剂
活性剂
面活…
常见的表面活性剂包括阴 离子型、阳离子型、非离 子型和两性离子型等，它 们具有不同的特性和应用 范围。
如肥皂、洗涤剂等，其分 子中的亲水基团被负离子 覆盖，具有较好的去污和 清洁能力。
不同物质具有不同的表面张力，因为分子 间的相互作用力不同。
气体在液体表面的溶解
气体在液体表面的溶解会使表面张力减小。
02
毛细现象
毛细现象的定义
01 毛细现象
是指液体在细管或细孔隙中上升或下降的现象。
02 毛细管
是指细小的管道或孔隙，其直径通常小于液体的 最大分子直径，因此能使液体在管内或孔隙中产 生毛细现象。
02
1. 洗涤剂
用于清洁衣物、餐具等，通过降低表 面张力使污渍更容易被去除。
03
2. 化妆品
用于护肤品、彩妆等产品中，改善皮 肤和头发的质感，增加产品的稳定性。
4. 医药领域
用于药物制备、注射剂等，提高药物 的溶解度和稳定性。
05
04
3. 食品工业
用于食品添加剂、乳化剂等，提高食 品的口感和稳定性。
生物学中的表面科学
在生物学领域，表面张力在细胞膜的结构和功能 中发挥重要作用，细胞膜的表面张力与细胞生长、 分裂和迁移等生理过程密切相关。
表面张力还影响生物分子在水溶液中的自组装和 相互作用，从而影响生物分子的结构和功能。
环境科学中的表面科学
在环境科学中，表面张力被用于研究 水与土壤、空气之间的界面现象，如 水滴在土壤表面的润湿和扩展，以及 水蒸气在植物叶片表面的凝结等。
01
02
03
04
05
总结词
1. 阴离子型表面 2. 阳离子型表面 3. 非离子型表面 4. 两性离子型表
活性剂
活性剂
活性剂
面活…
常见的表面活性剂包括阴 离子型、阳离子型、非离 子型和两性离子型等，它 们具有不同的特性和应用 范围。
如肥皂、洗涤剂等，其分 子中的亲水基团被负离子 覆盖，具有较好的去污和 清洁能力。
不同物质具有不同的表面张力，因为分子 间的相互作用力不同。
气体在液体表面的溶解
气体在液体表面的溶解会使表面张力减小。
02
毛细现象
毛细现象的定义
01 毛细现象
是指液体在细管或细孔隙中上升或下降的现象。
02 毛细管
是指细小的管道或孔隙，其直径通常小于液体的 最大分子直径，因此能使液体在管内或孔隙中产 生毛细现象。
医用物理学--液体的表面现象 ppt课件
表面张力产生的原因，可用分子力加以解释。 (分子间平衡距离: r0=10-10 m)
r < r0
斥力> 引力 斥力= 引力 斥力< 引力 无分子力
r = r0 r >
m’是液内分子； m是液体表面层分子。
m
m
空气 表面层 液体
液体内分子m’的受力分析： 受到的分子作用力的合力为零：fi=0 表面层分子m的受力分析： 受到一个指向液体内部的分子引力作用； 宏观上表面层表现为一个被拉紧的弹性薄膜。
原因：表面层的分子具有更多的势能，当小水 滴融合成大水滴时，表面积减小，更多的分子 向液体内部迁移，因此融合后的表面能比融合 前表面能小
液体的表面张力及表面能
表面张力系数与表面能： d a a′ ΔS l 做功
A f x 2l x
S 2l x
增加的面积 F=2l
液体薄膜 c b △x b′
因为 R1 > R2，所以 P1 < P2 。
对大泡：
4 P P0 1 R1
对小泡：
4 P2 P0 R2
毛细现象
水 水在细玻璃管中水面上升； 水银在细玻璃管中液面下降；
水银
毛细现象
cos h 2 2 gr gR
原因：表面张力及润湿、不润湿。
润湿管壁的液体在细管里升高，不润湿管壁的液体在细管 里下降的现象。
EP A
f f
E p
2 l x S 2l x
表面张力系数的第2定义： 讨论：比表面能的含义
E p S
J / m2
弯曲液面的附加压强
二、弯曲液面的附加压强
平面液面： P液内=P0 空气 水 P0
P液内
毛细管力ke课件讲解
案例二：毛细管力在建筑防潮工程中的应用
总结词
毛细管力在建筑防潮工程中具有重要作用，通过合理的设计和施工，可以有效防止建筑物的潮湿问题 。
详细描述
在建筑防潮工程中，毛细管力是影响建筑防潮性能的重要因素。通过合理的防潮设计和施工，可以有 效地降低毛细管力的作用，从而防止水分在建筑体内渗透和积聚，提高建筑的防潮性能和使用寿命。
实验材料
水、不同材质的毛细管（如玻璃、塑料等）。
实验步骤与操作
1. 准备实验材料和设备， 确保实验环境干净整洁。
3. 观察毛细管中水位的上 升情况，记录不同时间的
水位高度。
5. 使用测量尺测量毛细管 内径，使用天平测量水的
质量，记录数据。
2. 将水倒入水槽中，并将 毛细管一端插入水中，另
一端置于空气中。
未来研究方向与展望
发展高精度测量技术
未来研究可以发展更先进的实验设备和技术，提高毛细管 力的测量精度，进一步揭示毛细现象的内在机制。
多学科交叉研究
未来研究可以加强多学科交叉合作，如物理学、化学、生 物学等，以更全面地理解和应用毛细管力。
完善理论模型
针对现有理论模型的局限性，未来研究可以进一步发展更 精确的理论模型，以更好地描述复杂界面现象和计算毛细 管力。
毛细管力的产生原理
表面张力
液体表面由于分子间的相互作用，存 在一种使液体表面尽可能缩小的力， 称为表面张力。
液-固界面张力
毛细管现象
当液体在细小的空间内流动时，由于 表面张力和液-固界面张力的作用，会 产生使液体上升或下降的力，这就是 毛细管现象。
液体与固体接触时，在接触面处形成 了一个很薄的界面层，该界面层具有 一定的张力，称为液-固界面张力。
流体力学 毛细现象ppt课件
2 2 c o s h ' g R g r
3
例6 在内半径r=0.3mm的细管中注水， 水在管的下端形成一个水滴，其形 状可以认为是半径R=3.0mm的球的 一部分。已知水的表面张力系数α 水=7.3*10-2N/m,设管内弯曲液面的 曲率半径与管内半径相同， 求:管内水柱高度。
R
13
三、润湿与不润湿润湿固体 。 , 液体润湿固体；
2 四、毛细现象
， 液体完全不润湿固 。 , 液体不润湿固体；
2 2 cos gR gr
(1)液体润湿管壁:
h
2 2 完 全 润 湿 ： 0 , R r , h . g Rg r
饱和（动平衡） 饱和蒸汽 饱和蒸汽压。
（ 1 ） n n 凝结； 回 逸
8
二、弯曲液面上的饱和蒸汽压
1. 定性分析
(1) 微观分析 凹液面的分子逸出时所需做 的功比平液面多，因为要克服斜 线部分液体分子的引力做功。单 位时间内逸出凹液面的分子数小 于单位时间内逸出平液面的分子 数，所以凹液面上的饱和蒸汽压 小于平液面上的饱和蒸汽压。 凸液面的分子逸出时所需做的功比平液面少，因为不需 要克服斜线部分液体分子的引力做功。单位时间内逸出凸液 面的分子数大于单位时间内逸出平液面的分子数，所以凸液 面上的饱和蒸汽压大于平液面上的饱和蒸汽压。 9
2. 云
冷云
混合云
水蒸气——凝华——雪
3.熏烟防霜冻
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一、表面张力
液体表面性质小结
2. 表面能:
1. 表面张力: f =αl 二、弯曲液面的附加压强 1. 平液面: P P 0 3.凹液面: P P P 0 s 4.单球形液面:
《液体表面现象》课件
液体表面现象的分类
总结词
对液体表面现象进行分类和解释。
详细描述
液体表面现象可以分为静态和动态两类。静态现象主要包括表面张力和润湿现象 ，而动态现象则包括液体在固体表面的铺展、液滴的形成与破碎等。
液体表面现象的应用
总结词
列举液体表面现象在生活和工业中的 应用。
详细描述
液体表面现象在生活和工业中有着广 泛的应用，如防水、防雾、化妆品、 生物医学等领域。同时，在能源、环 境、微电子等领域，液体表面现象也 有着重要的应用价值。
表面活性剂的应用
表面活性剂在工业生产和日常生 活中有着广泛的应用，如洗涤剂 、化妆品、农药、食品、医药等
领域。
表面活性剂能够降低溶液的表面 张力，提高溶液的渗透性和润湿 性，有助于提高生产效率和产品
质量。
在医药领域，表面活性剂可以作 为药物载体和药物释放剂，有助 于提高药物的疗效和降低副作用
。
感谢观看
表面活性剂分子通常具有不对称的结 构，一端为亲水基团，另一端为疏水 基团，这种结构使得表面活性剂分子 能够定向排列在液体表面。
表面活性剂的分类
01
根据疏水基团的性质，表面活性 剂可以分为阳离子型、阴离子型 、非离子型和两性型等。
02
根据亲水基团的性质，表面活性 剂可以分为羧酸盐型、硫酸盐型 、季铵盐型等。
如荷叶效应、不粘锅等。
03
应用三
表面张力与毛细现象。浸润与不浸润现象与表面张力和毛细现象密切相
关，在自然界和工程领域中有广泛的应用，如植物叶片的蒸腾作用、毛
细血管的血液流动等。
05
表面活性剂
表面活性剂的定义
表面活性剂是一种能够降低液体表面 张力的物质，具有亲水基团和疏水基 团，能够在液体表面形成单分子膜。
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固 体
f
A
液体
液体内部的分子要尽量挤入附着层，结果附着层扩展，表现为液体 润湿固体。
液体 表面张力 毛细现象
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
表面层是一个厚
汽
度大概为10-9m
表面层
的薄层，液体分
液体
子间距比较大
液体 表面张力 毛细现象
（1）液面收缩的微观解释
F引
1、从分子力的角度，
F
r0
0F
r
B分子合力表现为 垂_直__指__向_液__体__内__部__的_吸__引力
液体 表面张力 毛细现象
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。
液体 表面张力 毛细现象
结论：水面是一张有弹性的膜
如何产生的？
液体 表面张力 毛细现象
二、液体的表面张力现象及微观本质
液体表面像张紧的弹性膜一样，具有收缩的趋势。
（1）毛笔尖入水散开，出水毛聚合； （2）蚊子能够站在水面上； （3）钢针能够放在水面上； （4）荷花上的水珠呈球形； （5）肥皂膜的收缩；
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
液体 表面张力 毛细现象
土地的盐碱化源于毛细现象抽吸地下水
液体 表面张力 毛细现象
用引起的。
如果液体对固体润湿， 则接触角为锐角。
如果液体对固体不润湿， 则接触角为钝角。
固
体
h
液体
容器口 径非常小， 附加压强的 存在将使管 内液面升高， 产生毛细现 象。
固 体
液体
容器口径 很小，附加 压强的存在 将使管内液
h
面降低，产 生毛细现象。
液体 表面张力 毛细现象
土地的盐碱化源于毛细现象抽吸地下水
内聚力小于附着力
A f 不润湿
f A
润湿
液体对固体的润湿程度由接触角来表示。
接触角：在液、固体接触时，固体表面经过液体内部与液体表
面所夹的角，通常用q 来表示。
当 q 时， 液体润湿固体；
2
当 q 时， 液体不润湿固体；
2
当 q 0 时， 液体完全润湿固体；
当 q 时， 液体完全不润湿固体；
q
润湿
q 不润湿
液体 表面张力 毛细现象
从能量角度解释不润湿
对于附着层内任意一分子 A ，当内聚力大于附 着力时， A 分子受到的合力 f ′垂直于附着层指向液 体内部。
液体分子从液体内部运动到附着层内分子间作 用力做负功（即分子势能增大），附着层内分子势能 比液体内部分子势能大。
固 体
A
f’
液体
第3章 液体的表面现象
液体 表面张力 毛细现象
液体 表面张力 毛细现象
精品资料
昆虫在水面上行走
液体 表面张力 毛细现象
Surface tension：Robert Anderson
光的干涉条纹 显示水面高度 的微小变化
液体 表面张力 毛细现象
蚊子靠纳米结构练就水上漂
A ROBOT WALKING ON WATER
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， 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
液体表面 所接触的 有固体和 气体
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。
液体 表有向液体内部运动
液体表面具有收缩趋势的力， 这种存在于液体表面上的张力称为 表面张力。
说明：①力的作用是均 匀分布的，力的方向与
液面相切； ②液面收缩至最小。
液体 表面张力 毛细现象
§3.1 液体的表面张力
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，称为液体的表面（层）。
一、液体的微观结构
液体分子间作用力显著。宏观上表现为不易压缩性。 液体分子在平衡位置附近做振动和在液体内移动。
的趋势。
fL
液体表面层分子比液体内部分子的相互作用势能大：
由势能最小原则可知，在没有外力影响下，液体应处于表面 积最小的状态。
从力的角度看，就是有表面张力存在。
液体 表面张力 毛细现象
2、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）表面张力系数与液液体体中表面的张力杂毛质细现有象关。
液体 表面张力 毛细现象
二、毛细现象
将细的管插入液体中，如果液体润湿管壁，液面成凹液面， 液体将在管内升高；如果液体不润湿管壁，液面成凸液面，液体 将在管内下降。这种现象称为毛细现象。
能够产生毛细现象的细管称为毛细管。
h h
液体 表面张力 毛细现象
1、毛细现象产生的原因 毛细现象是由于润湿或不润湿现象和液体表面张力共同作
液体 表面张力 毛细现象
不沾湿
一、润湿和不润湿
润湿
不润湿
由附着层内的分子力引起
润湿和不润湿决定于液体和固体的性质。
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：液体内部分子对附着层内液体分子的吸引力
附着力： 固体分子对附着层内液体分子的吸引力
液体 表面张力 毛细现象
内聚力大于附着力
根据平衡态势能最小的原则，附着层内的分子要尽量挤入液体内 （即尽量处于低势能态），结果附着层收缩，表现为液体不润湿固体。
液体 表面张力 毛细现象
从能量角度解释润湿
当内聚力小于附着力时，附着层内的分子 A 受到的合力 f 垂直于附着层指向固体表面。
液体分子从液体内部运动到附着层内分子间 作用力做正功（即分子势能减小），使得附着层 内分子势能比液体内部分子势能小。