夹层有水玻璃难分开的主要原因不是分子引力-论文
思维特训(一) 分子间的引力和斥力
思维特训(一)分子间的引力和斥力|典|例|分|析|分子间的引力和斥力例1分子力，又称分子间作用力、范得瓦耳斯力，是指分子间的互相作用。
当两分子相距较远时，分子力表现为引力；当分子间间隔非常近时，分子力主要表现为斥力。
实验说明，气体很容易被压缩；把体积分别为50 cm3的水和酒精混合，总体积小于100 cm3；高温下碳原子可浸透到钢制外表。
这些都说明分子、原子间有一定的间隔。
相隔一定间隔的固体和液体分子仍能聚集在一起不分散，是因为存在分子间作用力。
分子间作用力由引力和斥力组成，引力对抗拉伸，斥力对抗压缩。
图1－TX－1如图1－TX－1所示为分子间作用力关系图，r表示两分子间间隔，r0表示引力和斥力相平衡的间隔。
F斥表示斥力曲线，F引表示引力曲线，F分子表示合力曲线。
由图可知，随分子间间隔r的增大，分子力先减小到零后增大再减到零，对外表现为先斥力后引力。
(1)分子间引力和斥力大小均与________有关。
固体和液体很难被压缩，说明分子间存在________。
分子间的引力和斥力都随着分子间间隔的增大而________。
(2)以下有关分子力的说法中，正确的选项是________。
A．当r＝r0时，分子间没有力的作用B．当r＜r0时，分子间的作用力只有斥力C．当r＞r0时，分子间的作用力只有引力D．当r＝10r0时，分子间的作用力可以忽略[解析] (1)由分子间作用力关系图可知：分子间的作用力与分子间的间隔有关。
分子间作用力随着分子间间隔的增大而减小，且斥力减小得更快。
固体和液体很难被压缩，说明分子间存在斥力。
(2)分子间同时存在着引力和斥力，当r＝r0时，分子引力与斥力相等，分子间既不表现为引力，也不表现为斥力，但并不是分子间没有力的作用，故A错误；当r＜r0时，分子引力小于斥力，分子间的作用力表现为斥力，并非只有斥力，故B错误；当r＞r0时，分子引力大于斥力，分子间的作用力表现为引力，并非只有引力，故C错误；当r＝10r0时，分子间的作用力小到可以忽略，故D正确。
第十章界面化学思考题答案(1)
第十章界面化学思考题答案1.已知水在两块玻璃间形成凹液面，而在两块石蜡板间形成凸液面。
试解释为什么两块玻璃间放一点水后很难拉开，而两块石蜡板间放一点水后很容易拉开？答：水在两玻璃和两石蜡板间的状态如下图。
水能润湿玻璃，在两块玻璃之间的水层两端液面呈凹形，故其附加压力方向指向空气，使水层内的压强小于外部大气压强，两者相差2γ/r，即相当于两块玻璃板外受到2γ/r的压力作用，所以要把它们分开很费力。
且两板越靠近，此压力差越大，使两板难以拉开。
石蜡板的情况相反，液体压力p大于外压力，易于拉开。
2.如下图所示，在一玻璃管两端各有一大小不等的肥皂泡。
当开启活塞使两泡相通时，试问两泡体积将如何变化？为什么？2图3图答：开启活塞后，大泡将变大，小泡将变小。
活塞关闭时，由于肥皂泡膜产生附加压力，Δp=p内－p外＝４γ/r.泡的半径r越小，附加压力越大，而大、小泡的p外是相同的，故小泡内空气压力大于大泡内空气压力。
因此打开活塞后，小泡内空气就流向大泡，导致小泡变成更小。
当小泡收缩至其半径等于玻璃管口半径时的r最小，若再收缩，其曲率半径反而增大。
所以当小泡收缩至其曲率半径与大泡半径相等时，停止收缩。
3.如上图所示，玻璃毛细管A插入水中后，水面上升高度应能超过h，因此推断水会从弯口B处不断流出，于是便可构成第一类永动机，如此推想是否合理？为什么？答：不合理，由于毛细管上方弯曲，当液面上升到顶端后，又沿弯曲管下降到弯口B处，液面下降时，由于弯曲部分液体受到重力作用，使凹液面的曲率半径由r增大到r',故附加压力也相应减小到Δp'＝2γ/r ' 。
到B处，Δp'与B处高度的静压力达到平衡，曲率不再变化（仍是凹液面）。
故水滴不会落下。
4.一定量的小麦，用火柴点燃并不易着火。
若将它磨成极细的面粉，并使之分散在一定容积的空气中，却很容易着火，甚至会引起爆炸。
这是为什么？答：这有两方面原因。
磨成极细的面粉后，比表面积大大增加，磨得越细，其表面能越高，所处的状态就越不稳定，其化学活性也越大，因而容易着火。
水在玻璃板上的平衡接触角
水在玻璃板上的平衡接触角水在玻璃板上的平衡接触角是指当水滴与玻璃板接触时，水滴与玻璃板之间形成的接触角。
这个接触角与水滴与玻璃板之间的相互作用力有关，也受到表面张力和粘附力的影响。
首先，我们来了解一下表面张力。
表面张力是指液体表面上的分子间相互作用力。
在水滴表面上，由于水分子之间的相互吸引力，使得水滴表面呈现出一种薄薄的弹性膜。
这种膜能够使得水滴保持球形，并且能够抵抗外界对水滴的压缩力。
表面张力的大小取决于液体的性质和温度，一般来说，表面张力越大，液体越难被扩展。
接下来，我们来看看粘附力对平衡接触角的影响。
粘附力是指液体分子与固体表面分子之间的相互作用力。
当水滴与玻璃板接触时，水分子会与玻璃表面分子发生相互作用，形成粘附力。
粘附力的大小取决于液体和固体的性质以及它们之间的接触面积。
一般来说，粘附力越大，液体越容易被扩展。
在水滴与玻璃板接触时，液体分子会受到两种相互作用力的影响：一种是液体分子之间的相互吸引力，即表面张力；另一种是液体分子与固体表面分子之间的相互作用力，即粘附力。
这两种力量会共同作用于水滴，决定了水滴在玻璃板上形成的平衡接触角。
根据Young-Laplace方程，可以得到平衡接触角与表面张力、粘附力以及液体和固体之间的界面张力有关。
该方程描述了液滴在界面上的压强差与曲率半径之间的关系。
当液滴在玻璃板上形成平衡时，液滴内外的压强必须相等，即曲率半径必须保持一致。
根据Young-Laplace方程，可以得到以下公式：cosθ = (P1 - P2) / γ其中，θ表示平衡接触角，P1和P2分别表示液滴内外的压强，γ表示界面张力。
从这个公式可以看出，当液滴内外的压强差越大时，平衡接触角越小；当界面张力越大时，平衡接触角也越小。
所以，如果液滴内外的压强差较小，并且界面张力较大，则水滴在玻璃板上形成的平衡接触角会比较小。
除了表面张力和粘附力外，还有其他因素也会影响水在玻璃板上的平衡接触角。
例如，温度、湿度、表面处理等因素都会对平衡接触角产生影响。
两块玻璃不能结合在一起的原因
两块玻璃不能结合在一起的原因玻璃是一种常见而广泛使用的材料，它具有透明、坚硬、平整等特点，广泛应用于建筑、家居、工业等领域。
然而，有时候我们会发现，两块玻璃无法结合在一起，无法形成紧密的连接。
这究竟是为什么呢？下面我们将从物理和化学两个角度来解释这个问题。
物理角度从物理学的角度来看，两块玻璃不能结合在一起的原因主要是因为它们的表面没有足够的接触面积。
玻璃的表面是非常光滑的，尽管我们肉眼看上去没有明显的凹凸不平，但实际上，在微观层面上，玻璃表面仍然存在着微小的凹凸结构。
这些微小的凹凸结构造成了表面的粗糙度，导致了表面间存在的间隙。
当两块玻璃接触时，这些间隙会导致气体被困住，从而形成了两块玻璃之间的隔离层。
这就是为什么两块玻璃无法紧密结合的原因之一。
化学角度从化学角度来看，两块玻璃无法结合在一起的原因主要是因为它们之间缺乏足够的化学反应。
玻璃是一种无机非金属材料，由二氧化硅和其他氧化物组成。
玻璃的表面具有一定的化学稳定性，不容易与其他物质发生化学反应。
如果我们想要将两块玻璃结合在一起，就需要通过一些特殊的手段来打破玻璃表面的化学稳定性，使其与其他物质发生反应。
例如，可以使用一些特殊的胶水或者化学试剂来处理玻璃表面，使其与其他物质产生粘结作用。
但是这种粘结作用往往是局部的，无法形成整体上的结合。
除了物理和化学原因之外，还有一些其他的因素也会影响两块玻璃能否结合在一起。
例如，温度是一个重要的因素。
玻璃在受热时会膨胀，而在冷却时会收缩。
如果两块玻璃的温度不一致，就会导致它们在结合时出现应力集中，从而容易发生破裂。
此外，两块玻璃的形状和尺寸也会对结合性能产生影响。
总结起来，两块玻璃不能结合在一起的原因主要是因为它们的表面没有足够的接触面积，以及缺乏足够的化学反应。
此外，温度和形状尺寸的不一致也会影响结合性能。
对于如何解决这个问题，可以通过增加接触面积或者引入适当的粘结剂来实现两块玻璃的结合。
当然，在实际应用中，我们需要根据具体情况选择合适的方法来解决这个问题。
思维特训(一) 分子间的引力和斥力
思维特训(一)分子间的引力和斥力|典|例|分|析|分子间的引力和斥力例1分子力，又称分子间作用力、范得瓦耳斯力，是指分子间的相互作用。
当两分子相距较远时，分子力表现为引力；当分子间距离非常近时，分子力主要表现为斥力。
实验表明，气体很容易被压缩；把体积分别为50 cm3的水和酒精混合，总体积小于100 cm3；高温下碳原子可渗透到钢制表面。
这些都说明分子、原子间有一定的距离。
相隔一定距离的固体和液体分子仍能聚集在一起不分散，是因为存在分子间作用力。
分子间作用力由引力和斥力组成，引力对抗拉伸，斥力对抗压缩。
图1－TX－1如图1－TX－1所示为分子间作用力关系图，r表示两分子间距离，r0表示引力和斥力相平衡的距离。
F斥表示斥力曲线，F引表示引力曲线，F分子表示合力曲线。
由图可知，随分子间距离r的增大，分子力先减小到零后增大再减到零，对外表现为先斥力后引力。
(1)分子间引力和斥力大小均与________有关。
固体和液体很难被压缩，说明分子间存在________。
分子间的引力和斥力都随着分子间距离的增大而________。
(2)下列有关分子力的说法中，正确的是________。
A．当r＝r0时，分子间没有力的作用B．当r＜r0时，分子间的作用力只有斥力C．当r＞r0时，分子间的作用力只有引力D．当r＝10r0时，分子间的作用力可以忽略[解析] (1)由分子间作用力关系图可知：分子间的作用力与分子间的距离有关。
分子间作用力随着分子间距离的增大而减小，且斥力减小得更快。
固体和液体很难被压缩，说明分子间存在斥力。
(2)分子间同时存在着引力和斥力，当r＝r0时，分子引力与斥力相等，分子间既不表现为引力，也不表现为斥力，但并不是分子间没有力的作用，故A错误；当r＜r0时，分子引力小于斥力，分子间的作用力表现为斥力，并非只有斥力，故B错误；当r＞r0时，分子引力大于斥力，分子间的作用力表现为引力，并非只有引力，故C错误；当r＝10r0时，分子间的作用力小到可以忽略，故D正确。
水的表面张力液体表面上分子间的吸引力
水的表面张力液体表面上分子间的吸引力在日常生活中，我们常常可以观察到一些有趣的现象，比如水滴能够在一些物体表面上形成球状，水面上可以承载一些轻质的物质，这些现象都与水的表面张力有关。
水的表面张力是指液体表面上分子间的互相引力或吸引力。
分子间的互相吸引力使得液体表面具有一定的弹性和紧张性，表面上的分子会紧密地排列在一起，形成一种紧致的结构。
液体表面张力是由分子间的邻近作用力和内聚力所引起的。
在液体内部的分子受到来自周围分子的引力相互吸引，而在液体表面的分子则只能受到其周围的分子引力，在各个方向上总和为零，只有一个方向上有相应的引力作用。
这种不平衡的引力使得液体表面对外展现了一种紧绷的特性，称为表面张力。
水的表面张力对于很多生物和物理现象都具有重要影响。
比如，在昆虫的体表覆盖着一层蜡质，这就是因为昆虫利用表面张力使得水滴在其体表上形成球状，不与其接触；再比如，我们可以看到水面上漂浮着一些轻质的物质，例如浮萍、水蚊等。
这些现象都是因为水的表面张力存在。
除水之外，还有许多其他液体也具有表面张力，如酒精、汽油等。
不同液体的表面张力取决于分子间的相互作用力和分子的性质。
一般来说，分子间的引力越强，液体的表面张力也就越大。
另外，温度对表面张力也会产生影响，一般来说，温度越高，液体的表面张力越小。
在实际应用中，我们也可以利用水的表面张力来实现一些有趣的实验或工艺。
比如，你可以将一只针头小心地放在水面上，由于表面张力的作用，针头并不会立即下沉，而是可以在水面上漂浮；或者你可以将一根纸夹稍微弯曲后放入水面，由于纸夹两端的表面张力不平衡，纸夹会自动打开，这是因为表面张力使得纸夹在一端受力较大。
总的来说，水的表面张力是由水分子间的吸引力所引起的现象。
表面张力的存在不仅使得水滴具有一些特殊的形态，在生物和物理学中也起着重要的作用。
通过深入研究表面张力的原理及其应用，我们可以更好地理解和利用这一现象，为科学研究和工程技术提供更多可能。
倒不出来的水实验原理
倒不出来的水实验原理介绍在我们的日常生活中，我们常常会遇到一种现象：当我们将一个杯子倒过来时，水却不会流出来，而是黏在杯子的底部。
这个现象引起了人们的好奇心和探索欲望。
为了解释这个现象，科学家们进行了一系列的实验研究，并找到了一些有趣的原理。
表面张力表面张力是解释这个现象的关键原理之一。
它是液体内部分子间相互吸引的力量，使得液体表面形成一个膜状结构。
表面张力使得液体表面上的分子受到内部分子的吸引而形成一个紧密的结构，这种结构能够抵抗外部的压力。
水分子的极性水分子是由一个氧原子和两个氢原子组成的。
氧原子比氢原子更具电负性，因此在共享电子对时会对电子对产生较大的吸引力。
这种不均匀的电子分布使得水分子具有极性。
水分子的极性使得水分子之间产生了静电力，这种力量使得水分子能够紧密地结合在一起。
表面张力的实验为了验证表面张力对水倒出的影响，我们可以进行以下实验：实验材料•一个清洁的玻璃杯•水实验步骤1.将玻璃杯充分清洗，确保杯子内外表面干净。
2.倒入适量的水，使杯子充满。
3.使用一个托盘或者盖子将玻璃杯封住。
4.将玻璃杯倒过来，保持倒立状态。
5.缓慢地将托盘或盖子从杯子底部移开。
6.观察水是否会倒出来。
实验结果根据实验结果，水不会自动倒出来，而是停留在玻璃杯底部，形成一个凹陷的水面。
表面张力的原理解释表面张力的原理可以解释为什么水不会倒出来。
当我们将玻璃杯倒过来时，水分子之间的表面张力形成了一个紧密的结构，这种结构能够抵抗外部的压力。
当我们移开封住杯子底部的托盘或盖子时，由于表面张力的作用，水分子之间的吸引力比重力作用力更强，因此水不会倒出来。
影响表面张力的因素表面张力受到多种因素的影响，下面列举了一些主要的因素：温度温度对表面张力有很大的影响。
一般来说，温度越高，表面张力越小。
这是因为高温会增加水分子的热运动，使得分子间的吸引力减弱，从而降低表面张力。
杂质杂质的存在也会影响表面张力。
杂质可以破坏水分子之间的结构，从而降低表面张力。
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Ｖｏ１．３５ ＮＯ．９
（２Ｏ１４）
物 理教 师
ＰＨＹＳＩＣＳ ＴＥＡＣＨＥＲ
第３５卷第９期
２０１４正
夹层有水玻璃难分开的主要原因不是分子引力
曾 鹏
（１．江苏省泰兴市济川中学，江苏泰兴２２５４００；２
将两块干净的平玻璃叠放在一起，若夹层有少许水， 分开它们将会非常困难．有时，双手用尽力气，手指被玻璃 板锋利的边缘搁的刺痛，两玻璃板却还“依然如故”，大有 “永不分离”之势． 对该现象，多数资料和大部分教师给出的解释为分子 间的作用力——是水分子与玻璃分子之间的引力在起作 用，与大气压没有丝毫关系．并且，总是拿另一个常见的物 理现象——将玻璃板从水面上提起时，需要的力比玻璃板 的重力大为例来进行比对说明． 笔者以为，这种解释是不合适的． 我们先看从水面向上提 玻璃板的情形．如图１，用弹 簧秤吊着一水平玻璃板轻轻 置于水面后，再从水面慢慢地 向上提起．会发现，在玻璃板 刚要离开水面的时候，弹簧秤 的读数比玻璃板的重力大一 些．由于在上提的过程中，加 在水面的大气压能够大小不 变地被水传递到玻璃板的下 图１ 表面，所以，玻璃的上下两表面所受大气压力相等，是平衡 力，它们对玻璃板的作用效果相互抵消，因此，向上提起玻 璃时，需要的力比玻璃板的重力大．增量产生的原因不可 能是大气压力，只能是来自于分子间的引力——水分子和 玻璃分子间的引力．需要说明的是，该实验中，力的相对增 量并不大．笔者用直径为８ ｃｍ的平底玻璃杯做的实验（底 面积约５０ ｃｍ。，与玻璃板相比，玻璃杯栓绳子方便一些，而 且容易保持杯底的水平）．结果发现，重３．６０ Ｎ的杯子，从 水面慢慢向上提起时，弹簧测力计的最大读数约为 ３．８０ Ｎ，增量约０．２０ Ｎ，仅相当于２０ ｇ物体的重力． 王伟民 安徽省太和县宫集镇中心学校，安徽太和２３６６５２） 再分析夹层有水的玻璃板分开时的受力情形．实际
上，如果两玻璃板间的水较多，将它们分开并不困难，用手
轻轻一掰，两玻璃板即可分离．这是因为玻璃板之间的水
较多时，分开玻璃板跟从水面向上提玻璃板没有什么本质
的区别，外界大气压同样可以通过夹层内的水传递到玻璃
板内侧的夹层面．如果玻璃板水平放置的话，将上面一块
玻璃分开所需要的力，大小将等于玻璃板的重力和水与玻
璃分子引力之和，这与从水面向上提起玻璃板需要的力将
是一样大．只有两玻璃板间的水较少时，才会出现分开玻
璃板“非常困难”的现象．这到底是什么原因呢？
原来，若玻璃板夹层内的水较少，水的厚度也必然很
小，用力向外分玻璃时，两玻璃间的距离拉大，夹层内的水
与玻璃板的接触面积随之减小，在水表面张力作用下，于
玻璃板的两夹层之间会形成一些由水与外界隔开的、没有
空气的“真空带”，如图２．由于大气压非常大——１ ｃｍ。面
积上的大气压力约为１Ｏ Ｎ，对于面积是５０ ｃｍ 的玻璃板，
如果对两玻璃板向外施力时，在夹层内形成真空带的面积
有１０ ｃｍ ，则需要ｉ００ Ｎ的力方能将其分开，这相当于１Ｏ
ｋｇ物体的重力，此时，将玻璃分开不难才怪呢．
图２
这就是说，将夹层内有少许水的两块玻璃分开，如果出现
分开玻璃“很难”的状况，其原因既有分子间的引力，也有大气
压力，但两者相比，起主要作用的是大气压力——分子间的引
力还不足以大到两玻璃板“很难”分开的地步．
（收稿日期：２Ｏ１４一Ｏ３—０７）
的速度“一 ｆ一２．６×ｉ０ ｍ／ｓ～ｆ．
从上面无论（ｉ）、（２）得到的“都是跟光速可比拟的，
必须要考虑相对论效应，所以解法２是错误的．
反思２：康普顿效应说明了光的粒子性，康普顿散射的
理论和实验完全一致，在更加广阔的频率范围内更加充分
地证明了光子理论的正确性；而在公式推导中引用了动量
守恒定律和能量守恒定律，再次证明了微观粒子相互作用
过程也遵循这两条基本定律．
总之，本文通过定量的推导、计算，给出处理相关问题
“度”的定量数值，讲解通俗、简便，定位准确，印象深刻，收
到了较好的效果，同时也充分展示了数字的力量．
参考文献：
１ 卢德罄．大学物理学［Ｍ］．北京：高等教育出版社，２００３：
３７９—３８０．
（收稿日期：２Ｏ１４一Ｏ３一ｌ８）