液体的表面张力经典实用.ppt

第第1章章 流体力学流体力学l 基本概念基本概念 流体：具有流动性的液体和气体；流体：具有流动性的液体和气体；l基本内容基本内容 流体静力学流体静力学 流体动力学流体动力学液体的表面张力 1.2 液体的表面现象液体的表面现象l 理解液体表面张力产生的微观本质理解液体表面张力产生的微观本质;l 掌握掌握表面张力系数的两种定义表面张力系数的两种定义;l 掌握掌握弯曲液面的附加压强及计算弯曲液面的附加压强及计算;l 掌握掌握毛细管现象中的朱仑公式毛细管现象中的朱仑公式液体的表面张力液体的表面张力液体的表面张力液体的表面张力叶面：叶面：疏水、不吸疏水、不吸水的表面，永遠保水的表面，永遠保持一塵不染持一塵不染荷花效应荷花效应液体的表面张力液体的表面张力大珠小珠落玉盘大珠小珠落玉盘液体的表面张力水黾的高明之处：水黾的高明之处：1、既不会划破水面，也不会、既不会划破水面，也不会浸湿自己的腿浸湿自己的腿 2、它在水面上每秒钟可滑行、它在水面上每秒钟可滑行100倍于身体长度的距离，这倍于身体长度的距离，这相当于一位身高相当于一位身高1.8米的人以米的人以每小时每小时400英里的速度游泳。

英里的速度游泳液体的表面张力问题问题1：：为什么小液滴和小气泡总是成球状而不会为什么小液滴和小气泡总是成球状而不会成别的几何形状（如立方体、多角形等）？成别的几何形状（如立方体、多角形等）？问问题题2：：水水在在玻玻璃璃管管中中呈呈凹凹形形液液面面（（弯弯月月面面）），，而而汞在玻璃管汞在玻璃管(如血压计如血压计)中却呈凸形液面，为什么？中却呈凸形液面，为什么？问问题题3：：肌肌注注、、输输液液、、输输血血时时要要防防止止气气泡泡进进入入,为为什什么？么？液体的表面张力液体的性质与其微观结构有关液体的性质与其微观结构有关•液体具有一定的体积，不易压缩液体具有一定的体积，不易压缩 液体分子间距较气体小了一个数量级液体分子间距较气体小了一个数量级 , ,为为1010-10-10 m，分子排，分子排列较紧密，分子间作用力较大列较紧密，分子间作用力较大, ,其热运动与固体相似其热运动与固体相似 , ,主要主要在平衡位置附近作微小振动在平衡位置附近作微小振动•液体没有一定形状，并具有流动性液体没有一定形状，并具有流动性 这是由于液体分子振动的平衡位置不固定，是近程有序，这是由于液体分子振动的平衡位置不固定，是近程有序，即在很小范围内在一短暂时间里保持一定的规则性。

即在很小范围内在一短暂时间里保持一定的规则性概概 述述 由由于于液液体体分分子子间间距距小小，，分分子子间间相相互互作作用用力力较较大大，，当当液液体体与与气气体体、、固固体体接接触触时时，，交交界界处处由由于于分分子子力力作作用用而产生一系列特殊现象，即：而产生一系列特殊现象，即：液体表面现象液体表面现象液体的表面张力表面张力现象表面张力现象为什么水面上的小昆虫能在水面上行走，而不会沉入水中？牛奶滴落在盘中的瞬间飞溅情形，呈现球状，在盘上方的牛奶呈现近乎完美的球形？液体的表面张力表面张力的演示实验（表面张力的演示实验（1））圆形金属框上沾有肥皂泡沫，若将膜面上的棉线圈内部的圆形金属框上沾有肥皂泡沫，若将膜面上的棉线圈内部的膜戳破，那么棉线圈将被液体的表面张力拉成圆形；膜戳破，那么棉线圈将被液体的表面张力拉成圆形；液体的表面张力表面张力的演示实验（表面张力的演示实验（2））橄橄榄榄油油滴滴浮浮在在同同密密度度的的水水和和酒酒精精的的混混合合液液体体中中，，由由于于表表面面张张力力的的作用，油滴形成作用，油滴形成完美的球形完美的球形液体的表面张力第第1.21.2节节 液体的表面张力液体的表面张力一、表面张力一、表面张力1.1.现象：现象：说说明明：：液液面面上上存存在在沿沿表表面面的的收收缩缩力力作作用用，，这这种种力力只存在于液体表面。

只存在于液体表面2).(2).液面像紧绷的弹性薄膜液面像紧绷的弹性薄膜1).(1).液体表面有收缩到最小的趋势；液体表面有收缩到最小的趋势；2.2.表面张力表面张力(1)(1)表表面面层层：：在在液液体体与与气气体体交交界界面面，，厚厚度度等等于于分分子有效作用距离子有效作用距离( =10-8 m) 的一层液体的一层液体2)(2)表表面面张张力力：：液液体体的的表表面面层层中中有有一一种种使使液液面面尽尽可能收缩成最小的宏观张力可能收缩成最小的宏观张力液体的表面张力①①分子力观点：分子力观点：表表面面张张力力是是由由于于液液体体表表面面层层内内分分子子间间相相互互作用与液体内部分子间相互作用不同作用与液体内部分子间相互作用不同分子作用球分子作用球( (约约10-8 m) ：：在在液液体体内内部部P P点点任任取取一一分分子子A , ,以以A为为球球心心，，以以分分子子有有效效作作用用距距离离为为半半径径作作一一球球，，称称为为分分子子作作用用球球 球球外外分分子子对对A 无无作作用用力力，，球球内内分分子子对对A 的的作用力对称分布，合力为零作用力对称分布，合力为零3)(3)表面张力产生的微观本质表面张力产生的微观本质分分子子力力：：在在液液体体內內部部的的分分子子之之间间，，彼此互相吸引力，忽略了斥力；彼此互相吸引力，忽略了斥力；液体的表面张力分子间既有引力作用分子间既有引力作用 又有斥力作用又有斥力作用平衡位置平衡位置斥力起主要作用斥力起主要作用引力起主要作用引力起主要作用v12rdv12=0R—分子有效作用半径分子有效作用半径分子力是短程力！分子力是短程力！r分子有效直径分子有效直径 液体的表面张力fffn 从表面层从表面层中中Q、、R、、S点点任取一分子，其分子作任取一分子，其分子作用球一部分在液体外，空气密度比水小，破坏用球一部分在液体外，空气密度比水小，破坏了表面层的分子受力的球对称性；了表面层的分子受力的球对称性；n其受合力与液面垂直，指向液体内部，这使得其受合力与液面垂直，指向液体内部，这使得表面层内的分子与液体内部的分子不同表面层内的分子与液体内部的分子不同, ,都受一都受一个指向液体内部的合力个指向液体内部的合力 f n越靠近表面，受到的越靠近表面，受到的f f 越大；越大；n在在f f 作用下，液体表面的分子作用下，液体表面的分子 有被拉进液体内部的趋势。

有被拉进液体内部的趋势n在在宏宏观观上上就就表表现现为为液液体体表面有收缩的趋势表面有收缩的趋势液体的表面张力•任任何何系系统统的的势势能能越越小小越越稳稳定定，，所所以以表表面面层层内内的的分分子子有有尽尽量量挤挤入入液液体体内内部部的的趋趋势势，，即即液液面面有有收收缩缩的的趋趋势势，，使使液液面面呈呈紧紧张张状状态态，，宏宏观观上上就就表表现现为液体的表面张力为液体的表面张力•体积一定体积一定, , 球体的表面积最小球体的表面积最小; ;②②从能量观点来分析从能量观点来分析u把分子从液体内部移到表面层，需克服把分子从液体内部移到表面层，需克服 f⊥⊥ 作功作功; ;外力作功外力作功, ,分子势能增加分子势能增加, ,即即表面层内分子的势表面层内分子的势能比液体内部分子的势能大，表面层为高势能能比液体内部分子的势能大，表面层为高势能区区; ;u表面层内表面层内, ,各个分子势能增量的总和称为各个分子势能增量的总和称为液体的液体的表面能表面能，用，用E 表示表示液体的表面张力 设设想想在在液液面面上上画画一一条条直直线线段段，，线线段段两两侧侧液液面面均均有有收收缩缩的的趋趋势势，，即即有有表表面面张张力力作作用用，，该该力力与与液液面面相相切切, ,与与线线段段垂垂直直，，指指向向各各自自的的一一方方, ,分分别别用用F 和和F′表表示示，，这这恰恰为为一一对对作作用用力力与与反反作作用力，用力， F = -F′。

4). (4). 表面张力系数（定义一）表面张力系数（定义一）   为为表表面面张张力力系系数数，，表表示示液液体体表表面面单单位位长长度度直直线线段段上的表面张力，单位：上的表面张力，单位：N / m 由由于于线线段段上上各各点点均均有有表表面面张张力力作作用用, ,线线段段越越长长, ,则合力越大设线段长为则合力越大设线段长为 l , ,则：则： F =   l 液体的表面张力如如图图所所示示，，铁铁丝丝框框上上挂挂有有液液膜膜，，表表面面张张力力系系数数为为  ，，将将AB边边无无摩摩擦擦、、匀匀速速、、等等温温地地右右移移△△x，，在在AB边边上上加加的的力力为为：：F =2=2  l ，，则则在在这这个个过过程程中中外外力力F 所所做的功为做的功为: :其其中中△△S S = 2l△△x ,是是AB 向向右右移移动动过过程程中中液液面面面面积积的的增增量量外外力力克克服服分分子子间间引引力力做做功功，，液液体体表表面面能能增增加加，，若若用用△△E 表表示示表表面能增量，则：面能增量，则：表表面面张张力力系系数数在在数数值值上上等等于于增增加加单单位位液液体体表表面面积积时时，，外外力力所所需需做做的的功功，，或或增增加加单单位位液液体体表表面面积积时时，，所所增增加加的的表表面面能能——比表面能比表面能；；(5). (5). 表面张力系数与表面能增量（定义二）表面张力系数与表面能增量（定义二）液体的表面张力例题例题1-51-5：： P31 P31当当许许多多半半径径为为r的的小小水水滴滴融融合合成成一一个个半半径径为为R的的大大水水滴滴时时释释放放出出的的能能量量。

水水的的表表面面张张力力系系数数  在在此过程中保持不变，假设水滴此过程中保持不变，假设水滴 为球状表明：小水滴融合成大水滴时，要释放出能量；表明：小水滴融合成大水滴时，要释放出能量；反之，大水滴分散成许多小水滴时，要吸收外界反之，大水滴分散成许多小水滴时，要吸收外界能量；如：静电喷雾能量；如：静电喷雾液体的表面张力补充例题：补充例题：水水和和油油边边界界的的表表面面张张力力系系数数  ＝18 10-3N/m，，为为了了使使M=1.0   10-3kg的的油油在在水水内内散散布布成成半半径径r＝＝10-6m的的油油滴滴，，需需要要做做多多少少功功?散散布布过过程程可可以以认为是等温的，油的密度为认为是等温的，油的密度为  ＝＝0.9×103kg/m3;液体的表面张力与与液液体体的的性性质质有有关关：：不不同同液液体体，，  值值不不同同；；密密度度小小、、易易挥挥发发的的液液体体 值值较较小小如如: :酒酒精精、、乙乙醚醚的的 值值很很小小，，金属熔化后的金属熔化后的 值很大与与相相邻邻物物质质化化学学性性质质有有关关：：同同一一液液体体与与不不同同物物质质交交界，界，  值不同。

值不同与与温温度度有有关关：：温温度度升升高高，，  值值减减小小当当液液体体沸沸腾腾时时表面张力系数为零表面张力系数为零 P31 表表1-4 )与与液液体体内内所所含含杂杂质质有有关关：：在在液液体体内内加加入入杂杂质质，，液液体体的的表表面面张张力力系系数数将将显显著著改改变变，，有有的的使使其其 值值增增加加；；有有的使其的使其 值减小使值减小使 值减小的物质称为值减小的物质称为表面活性物质表面活性物质三三. .影响表面张力系数的因素影响表面张力系数的因素液体的表面张力液体的表面张力u表面活性物质在农药、医药、冶金、石油、民用洗涤、食品等各领域得到广泛的应用u肥肥皂皂就就是是最最常常见见的的表表面面活活性性物物质质肥皂水的表面张力系数约为4010-3N/m，是纯水的一半一般说来，醇、酸、醛、酮等有机物质大都是表面活性物质u表面活性物质在水溶液中，能使不溶或微溶于水的有机物质的溶解度显著增加，这种现象称为增溶作用增溶作用(或加溶作用或加溶作用)u增增溶溶作作用用在工业、农业及日常生活等各方面得到广泛应用在制备农药时，为使一些不溶于水的药物成为乳浊液，常加入增溶剂，以提高药效；u另外，为了使喷洒在作物叶片上的农药能适当地展布开来，往往也要在稀释过的农药中加入表面活性物质：皂素、皂角粉、肥皂水皂素、皂角粉、肥皂水；u但对酶类结构的杀虫利，会因肥皂水而使药物水解。

近年来常采用阴离子型表面活性物质(农乳500)和非离子型表面活性物质(如宁乳0204)，以克服使酯类农约水解的缺点u在冶金工业中，为加加快快熔熔融融金金属属的的结结晶晶速速度度，在金属中加入表面活性物质降低其表面张力系数如：钢液结晶时加入不同含量的硼会改变表面张力系数值液体的表面张力1.2.3 弯曲液面的附加压强弯曲液面的附加压强自自然然界界中中有有许许多多情情况况下下液液面面是是弯弯曲曲的的，，液液滴滴、、水水中中的的气气泡泡、、肥肥皂皂泡泡、、人人体体肺肺泡泡内内壁壁覆覆盖盖的的一一层层粘粘液液等等等等，，它它们们的的液液面面都都是是弯弯曲曲的的有有的的弯弯曲曲液液面面是是凸凸液液面面，，如如水水滴滴；；有有的的弯弯曲曲液液面面是是凹凹液液面面，，如如水中的气泡水中的气泡弯弯曲曲液液面面内内外外存存在在一一压压强强差差，，称称为为附附加加压压强强, , 用用ps 表示附加压强是由于表面张力存在而产生的附加压强是由于表面张力存在而产生的液体的表面张力一一.静止液体压强的特点静止液体压强的特点1.静止液体中的任一点，来自任何方向的压强均相同；静止液体中的任一点，来自任何方向的压强均相同；2.液体内部等高点的压强相等，液体表面的压强等于大气液体内部等高点的压强相等，液体表面的压强等于大气压强；压强；3.高度差为高度差为h的两点，的两点，4.压强差为压强差为 gh，并且离，并且离 5.液面越深处的压强越大；液面越深处的压强越大；ABhxy液体的表面张力二：附加压强的产生二：附加压强的产生 在在液液体体表表面面上上取取一一小小面面积积△△S ,由由于于液液面面水水平平，，表表面面张张力力沿沿水水平平方方向向，， △△S 平平衡衡时时，，其其边边界界表表面面张力相互抵消张力相互抵消,△△S 内外压强相等：内外压强相等： PB = PAAB 1.1.平液面平液面液体的表面张力2. 2. 液面弯曲液面弯曲1)凸凸液液面面时时，，如如图图 S周周界界上上表表面面张张力力沿沿切切线线方方向向，，合合力力指指向向液液面面内内，， S好好象象紧紧压压在在液液体体上上，，使使液液体体受受一一附附加加压压强强ps，，由由力力平平衡衡条条件件，，液液面面下液体的压强：下液体的压强：ps为正为正;附加压强使得液体内部压强大于外部压强。

附加压强使得液体内部压强大于外部压强AB 液体的表面张力2）凹凹液面液面时，如图时，如图 S周界周界上表面张力的合力指向外上表面张力的合力指向外部，部， S好象被拉出，液面好象被拉出，液面内部压强小于外部压强，内部压强小于外部压强，液面下压强：液面下压强：总之：附加压强使弯曲液面内外压强不等，与液面总之：附加压强使弯曲液面内外压强不等，与液面曲率中心同侧的压强恒大于另一侧，曲率中心同侧的压强恒大于另一侧， 任何弯曲液面都对液体产生附加压强；任何弯曲液面都对液体产生附加压强； 附加压强方向恒指向弯曲液面的曲率中心；附加压强方向恒指向弯曲液面的曲率中心；A B 液体的表面张力三、球形液面的附加压强三、球形液面的附加压强---拉普拉斯公式拉普拉斯公式设设有有一一半半径径为为R的的球球形形液液滴滴，，其其表表面面张张力力系系数数为为 ，，是是凸凸液液面面，，则则液液滴表面层内外的压强滴表面层内外的压强:lp内内P外外r l R F F// F n在在液液体体表表面面，，取取微微小小球球冠冠形形液液体体元元，，球球冠冠的的边边缘缘线线l存存在在表表面面张张力力F，沿球冠表面切线方向。

沿球冠表面切线方向n由于球冠很小，忽略其重力由于球冠很小，忽略其重力n受力分析：受力分析：表面张力F液体的表面张力n在球冠的边缘线上取线元在球冠的边缘线上取线元 l, 对应表面张力为对应表面张力为 Fn沿沿边边缘缘线线一一周周，， F//相相互互抵抵消消，，作作用用在在球球冠冠边边缘缘线线上上 的表面张力的合力为：的表面张力的合力为：n受力平衡受力平衡：：液体的表面张力附加压强：附加压强：——球形液面附加压强公式球形液面附加压强公式l球形液面附加压强与表面张力系数成正比，与球面半径球形液面附加压强与表面张力系数成正比，与球面半径R成反比l适用于适用于任何液面任何液面：球面、半球面、凹凸面，：球面、半球面、凹凸面，R是液面处的曲率半径；是液面处的曲率半径；l半径越小，附加压强越大；半径越大，附加压强越小；半径越小，附加压强越大；半径越大，附加压强越小；l半径无限大时，附加压强等于零，这正是半径无限大时，附加压强等于零，这正是水平液面水平液面的情况掌握掌握!! ——拉普拉斯公式拉普拉斯公式液体的表面张力四四. .球形液泡的球形液泡的内、外压强差内、外压强差 如图如图, ,由于球形由于球形液泡液泡很薄，有内很薄，有内外两个表面，内外膜半径近似相外两个表面，内外膜半径近似相等，设等，设A、、B、、C 三点压强分别为三点压强分别为PA 、、PB 、、PC ，则，则：：l液泡内压强大于液泡外压强，并与半径成反比。

液泡内压强大于液泡外压强，并与半径成反比l同样处在大气压下，液泡半径越小，内外的压强同样处在大气压下，液泡半径越小，内外的压强差越大差越大; ;液体的表面张力补补充充：： ※向向带带有有活活塞塞的的三三通通玻玻璃璃管管吹吹气气使使两两端端分分别别挂挂上上大大小小不不一一的的肥肥皂皂泡泡，，旋旋转转活活塞塞使使两两气气泡泡连连通通，，观观察气泡的变化察气泡的变化?l 发现小泡将越来越小，大泡越胀发现小泡将越来越小，大泡越胀越大这就是小泡的附加压强大于越大这就是小泡的附加压强大于大泡的附加压强的缘故大泡的附加压强的缘故液体的表面张力2. R越小越小, 附加压强越大附加压强越大肺泡大小不均肺泡大小不均: :肺泡合并，肺泡合并，表面积减少表面积减少表面张力系数均匀表面张力系数均匀液体的表面张力3、表面张力对呼吸的影响、表面张力对呼吸的影响（（1 1）表面张力是肺泡收缩、排出气体的主要动力表面张力是肺泡收缩、排出气体的主要动力太大太大: :肺泡扩张，类似气胸肺泡扩张，类似气胸太小太小: :肺泡萎缩，呼气困难，类似肺气肿肺泡萎缩，呼气困难，类似肺气肿肺肺中中有有数数以以亿亿计计的的肺肺泡泡, 平平均均直直径径为为250 m的的微微小小空空气气囊囊，，它它通通过过呼呼吸吸道道与与大大气气相相通通。

正正常常成成人人因因呼呼吸吸，，肺肺泡泡每每天天平平均均收收缩缩和和扩扩张张约约15000次次肺肺泡泡间间布布满满充充有有血血液液的的毛毛细细血血管管，，空空气气中中的的氧氧和和血血液液中中的的CO2在这里交换在这里交换液体的表面张力（（2 2））表表面面活活性性物物质质对对附附加加压压强强的的调调节节作作用用是是肺肺泡泡正常行使功能的保证正常行使功能的保证肺泡表面活性物质的生理意义肺泡表面活性物质的生理意义: :(1)(1)降低肺泡表面张力降低肺泡表面张力; ;(2)(2)增加肺的顺应性增加肺的顺应性; ;(3)(3)维持大小肺泡容积的相对稳定维持大小肺泡容积的相对稳定; ;(4)(4)防止肺不张防止肺不张; ;(5)(5)防止肺气肿防止肺气肿 肺肺泡泡表表面面活活性性物物质质缺缺乏乏将将出出现现: :肺肺泡泡的的表表面面张张力力增增加加, ,大大肺肺泡泡破破裂裂小小肺肺泡泡萎萎缩缩, ,初初生生儿儿呼呼吸吸窘窘迫迫综综合合症症 等等液体的表面张力补充例题补充例题3, 温温度度为为20℃时时，，一一滴滴水水珠珠内内部部的的压压强强为为外外部部压压强强的的2倍倍，，求求水水珠珠的的半半径径。

设设大大气气压压强强Po＝＝1.013 105Pa，，20℃时时水水的表面张力系数为的表面张力系数为72.8 10-3N／／m液体的表面张力补补充充例例4 如如图图，，在在内内半半径径r＝＝0.3mm的的细细玻玻璃璃管管中中注注水水，，一一部部分分水水在在管管的的下下端端形形成成一一凸凸液液面面，，其其半半径径为为3mm，，管管中中凹凹液液面面的的曲曲率率半半径径与与毛毛细细管管的的内内半半径径相相同同求求管管中中所所悬悬水水柱柱的的长长度度h设水的表面张力系数设水的表面张力系数  ＝＝73 10-3 N／／m.液体的表面张力1.2.4 1.2.4 润湿和不润湿润湿和不润湿 毛细现象毛细现象液体的表面张力 润湿润湿: 液体沿固体表面液体沿固体表面延展的现象，称延展的现象，称液体润液体润湿固体湿固体水水—玻璃玻璃)一、润湿与不润湿一、润湿与不润湿1. 定义定义不润湿：不润湿：液体在固体表面液体在固体表面上收缩的现象，称上收缩的现象，称液体不液体不润湿固体润湿固体水水—石蜡石蜡) 润湿、不润湿与相互接触的液体、固体的性质有关润湿、不润湿与相互接触的液体、固体的性质有关。

液体的表面张力内聚力内聚力：：附着层内分子所受附着层内分子所受液体液体 分子引力之和分子引力之和2. 微观解释微观解释润湿、不润湿是由于分子力不对称而引起润湿、不润湿是由于分子力不对称而引起附着力：附着力：附着层内分子所受附着层内分子所受固体固体 分子引力之和分子引力之和附着层：附着层：在固体与液体接触处，厚度等于液体在固体与液体接触处，厚度等于液体 或固体分子有效作用半径或固体分子有效作用半径 （以大者为准）的一（以大者为准）的一层液体液体的表面张力(2)(2)当当 f附附 < < f内内, ,A 分子所受合力分子所受合力 f 垂垂直于附着层指向液体内部，直于附着层指向液体内部，液体内部液体内部分子势能小于附着层中分子势能，分子势能小于附着层中分子势能，附附着层中分子尽量挤进液体内部，使附着层中分子尽量挤进液体内部，使附着层收缩，宏观上表现为着层收缩，宏观上表现为液体不润湿液体不润湿固体固体1)(1)当当 f附附 > > f内内, ,A 分子所受合力分子所受合力 f 垂直垂直于附着层指向固体，于附着层指向固体，液体内部分子势液体内部分子势能大于附着层中分子势能，能大于附着层中分子势能，液体内的液体内的分子尽量挤进附着层，使附着层扩展，分子尽量挤进附着层，使附着层扩展，宏观上表现为宏观上表现为液体润湿固体液体润湿固体。

液体的表面张力 在液体与固体接触面的边界处，作液体表面及在液体与固体接触面的边界处，作液体表面及固体表面的切线，这两切线通过固体表面的切线，这两切线通过液体内部液体内部的夹角称的夹角称接触角接触角 ，用，用θ 表示 3. 接触角接触角⑴⑴⑵⑵液体的表面张力  OO注意：注意：两切线通过两切线通过液体内部液体内部的夹角称的夹角称接触角接触角θ 液体的表面张力二、毛细现象二、毛细现象水在细玻璃管中水面上升；水在细玻璃管中水面上升；水银在玻璃管中液面下降；水银在玻璃管中液面下降；1.1.毛细现象毛细现象润湿管壁的液体在细管里升高，不润湿管壁的液体在细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管里下降的现象原因：表面张力及润湿、不润湿原因：表面张力及润湿、不润湿细管称毛细管细管称毛细管毛细管：纸张、灯芯、纱布中的纤维、土壤、植物的根茎等毛细管：纸张、灯芯、纱布中的纤维、土壤、植物的根茎等液体的表面张力2.2.管内液面上升（或下降）的高度管内液面上升（或下降）的高度 ( (1)1)液体润湿管壁液体润湿管壁半径为半径为r的毛细管刚插入水中时，的毛细管刚插入水中时，θ为锐角为锐角,管内液面为凹液面，管内液面为凹液面，PC = P0 ,PB < P0 , B、、C 为等高点，但为等高点，但PB< PC ，液体不能静止，，液体不能静止，管内液面将上升，直至管内液面将上升，直至PB =PC 为止，有：为止，有：毛细管半径为毛细管半径为r，液面，液面的曲率半径为的曲率半径为R，有：，有：液体的表面张力(2(2) )液体不润湿管壁液体不润湿管壁 毛细管刚插入水银中时，毛细管刚插入水银中时， θ为钝角为钝角,管管内液面为凸液面，内液面为凸液面，PC = P0 , PB＞＞ P0 , B、、C 为等高点，但为等高点，但PB ＞＞ PC ，所以液，所以液体不能静止，管内液面将下降，直至体不能静止，管内液面将下降，直至找到等压点为止，有：找到等压点为止，有：毛细管半径为毛细管半径为r，液面，液面的曲率半径为的曲率半径为R，有：，有：液体的表面张力———朱伦公式；朱伦公式；n毛细管中液面上升高度与毛细管中液面上升高度与表面张力系数表面张力系数成正比；成正比； 与毛细管与毛细管半径半径成反比，并与成反比，并与接触角接触角θ有关。

有关n 因此毛细管越细，液面上升就越高；因此毛细管越细，液面上升就越高；n 利用朱伦公式可以测定液体表面张力系数；利用朱伦公式可以测定液体表面张力系数；h>0, 液面上升液面上升h<0, 液面下降液面下降液体的表面张力补充例题补充例题5, 如如图图, 盛盛有有水水的的U形形管管中中，，细细管管的的内内半半径径rA=5.0  10-5m，，粗粗管管的的内内半半径径rB＝＝2.0  10-4m设设水水能能完完全全润润湿湿玻玻璃璃管管壁壁，，且巳知水的表面张力系数且巳知水的表面张力系数73   10-3N／／m, 试求左右两管水面的高度差试求左右两管水面的高度差h液体的表面张力气体栓塞现象和悬着水气体栓塞现象和悬着水毛细现象在科学技术和日常生活中都有着重要作用l在工程技术中利用毛细管现象可使润滑油通过孔隙进入机器零件中润滑机器；l动动物物体体内内的的微微血血管管及及植植物物体体内内的的导导管管都可视为很细的毛细管，故毛细现象在生理学的研究中亦起着很重要的作用液体的表面张力一、毛细管的气体栓塞现象一、毛细管的气体栓塞现象 如图，毛细管中有一段液体，液体左右两端压强相等如图，毛细管中有一段液体，液体左右两端压强相等,形成对称的弯液面，欲使液柱向右移动，形成对称的弯液面，欲使液柱向右移动， 则在左侧加一压则在左侧加一压强强△△P，这时两侧液面形状改变，右侧曲率半径增大，这时两侧液面形状改变，右侧曲率半径增大 , 左左侧曲率半径减小，产生向左的附加压强差侧曲率半径减小，产生向左的附加压强差 ps来抵抗来抵抗△△P ,当当△△P 达到一定程度时，液柱才能移动。

达到一定程度时，液柱才能移动 当当毛毛细细管管中中有有很很多多气气泡泡，，则则外外加加几几个个大大气气压压都都不不能能使使液液柱柱移移动动，，形形成成栓栓塞塞, 称称气气体栓塞现象体栓塞现象pppP+p液体的表面张力（（1 1）肌注、输液、输血时要防止气泡进入肌注、输液、输血时要防止气泡进入3 3、要注意避免气体栓塞、要注意避免气体栓塞（（2 2）人员从高压环境中脱离时（如：潜水）人员从高压环境中脱离时（如：潜水员由深水上浮），应采取减压缓冲措施，避员由深水上浮），应采取减压缓冲措施，避免血管中气泡形成免血管中气泡形成3 3））植植物物体体内内输输送送营营养养液液的的导导管管很很细细，，若若温温度度突突然然升升高高，，溶溶解解在在液液汁汁中中的的气气体体会会析析出出形形成成气气泡泡，，导导管管栓栓塞塞，，一一部部分分枝枝叶叶因因缺缺乏乏营营养养液的补充而凋萎液的补充而凋萎液体的表面张力小小 结结一、表面张力一、表面张力1. 表面张力表面张力: f = l 2. 表面能表面能: 二、弯曲液面的附加压强二、弯曲液面的附加压强1. 平液面平液面: 2.2.凸液面凸液面: :3.3.凹液面凹液面: :4.4.单球形液面单球形液面: :5.5.球形液泡球形液泡: :液体的表面张力三、润湿与不润湿三、润湿与不润湿⑴⑴⑵⑵四、毛细现象四、毛细现象( (1)1)液体润湿管壁液体润湿管壁: :(2(2) )液体不润湿管壁液体不润湿管壁: :液体的表面张力。