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,一、表面张力和表面能,1、表面与表面层:
液体表面:
液体与气体或固体的接触面。
第四章分子动理论第五节液体的表面性质,液体表面层:
液体表面下厚度等于分子作用球半径的一层液层。
液体的表面现象例子:
液面面积有缩小到最小值的趋势。
液面宏观上表现为一个被拉紧的弹性薄膜而具有张力。
斥力引力,斥力引力,斥力=引力,rr0,r=r0,rr0,r分子作用球半径,无分子力,分子作用球半径:
r=10-8m,(平衡位置:
r0=10-10m),从分子间的相互作用力f分析表面张力的产生:
r,A是液内分子;B和C是液体表面层分子。
液内分子A受力分析:
A分子受到的分子作用力的合力为零:
fi=0,表面层分子B和C的受力分析:
处于表面层的分子受到一个指向液体内部的分子吸引力作用;宏观上表面层表现为一个被拉紧的弹性薄膜。
由于液面处于紧张状态,在液面上存在着起收缩作用的表面张力。
这些表面张力的方向都与液面相切,并且与线段AB垂直;它们大小相等,方向相反,分别作用在两部分液面上。
实验表明:
表面张力的大小正比于线段AB的长度。
表面张力系数:
2.表面张力,A,B,l,液体薄膜,A,B,C,D,f,2l,表面张力的测定:
平衡时:
*表面张力系数:
(1)表面张力系数是液体本身的固有性,与液体的种类相关。
(2)与液体的温度有关。
温度愈高,液体的表面张力系数愈小。
(3)与液体的纯度有关。
(4)与相邻的介质有关。
l,液体薄膜,A,B,C,D,F,2l,f,x,S,增加单位表面积所作的功:
D,C,3.表面张力系数与表面能:
表面张力系数等于液体增加单位表面积所作的功。
表面张力系数表:
平面液面:
空气,水,P0,P液内,P液内=P0,弯曲球面液面:
P0,P液内,水,由于表面张力f产生附加的压强P附,所以P液内P0,P附,f,f,二.由表面张力解释如下液面现象:
P0,P液内,水,P附,f,f,凹面,凸面,1.弯曲液面的附加压强,R,fs,r=Rsin,O,球冠底面积:
表面张力的垂直分量:
表面张力的水平分量相互抵消:
球冠的表面张力:
表面张力产生的附加压强:
凹面:
凸面:
P0,Pi,PS,f,f,P0,Pi,PS,f,f,凹面,凸面,对外表面:
对内表面:
R1,R2,(R1=R2=R),肥皂泡,球形液膜的附加压强:
演示实验:
(大泡小泡),P0,对大泡:
对小泡:
因为R1R2,所以P1P2。
结果:
大泡变大,小泡变小。
P1,P2,肥皂泡,附着层(即与固体接触的一薄层液体)内液体分子的运动主要受到两个力影响:
固体,液体,附着层,f附,f附:
固体分子对液体分子的吸引力称为附着力。
f內:
液体分子对液体分子的吸引力称为內聚力。
f内,1.接触角:
三、毛细现象和气体栓塞,浸湿现象:
当f附f内时,附着层扩展,液体浸湿固体;,f附,不浸湿现象:
当f附f内时,附着层收缩,液体不浸湿固体;,f附,f内,f内,900,900,水,玻璃,玻璃,水银,水银,水,.毛细现象:
液体浸湿毛细管壁时,管内液面上升;液体不浸湿毛细管壁时,管内液面下降。
A,B,h,C,液面上升的原因:
PBPA,平衡时,PB=PA,R,r,(当=900时,为完全浸湿。
),(对于下降同样适用),毛细现象的应用:
临床应用:
1、外科用脱脂棉来擦拭创面的污液。
2、普通手术缝合线要经过蜡处理。
药学应用:
1、药物除湿及新鲜药材的除水大多需通过药材内毛细管才能气化。
2、口服片剂后,片剂被浸润后通过毛细管作用使水分进入片剂,利于人体对药物的吸收。
日常生活:
棉花或棉布的吸水、餐巾纸吸墨水、煤油灯、植物吸收和运输水分等。
*液体在细管中流动时,如果管中有气泡,液体的流动将受到阻碍,气泡多时可发生阻塞,这种现象叫气体栓塞。
3、气体栓塞(gasembolism),*润湿现象。
*细管中有气泡:
静止液体,静止液体,气泡,P附左,P附右,=,液体,气泡,P附左,P附右,*气泡产生阻力:
P,P,阻力压强=P附右-P附左,*当P时,液体无法流动;*当P时,液体才可流动;,*细管中若有n个气泡,则要求外加压强差Pn,液体才能流动。
(P:
外加压强差),气体栓塞在医学中的应用:
*注射前,要排尽针筒中气体;,*潜水病;,4、表面活性物质与表面吸附,
(1)表面活性物质:
在液体(溶剂)中加入一定浓度的某种溶质,使液体表面张力系数减小,这种溶质称为表面活性物质。
(举例:
肥皂;洗衣粉;肺泡分泌物等),原因:
表面吸附(即表面活性物质在溶液的表面层聚集并伸展成薄膜的现象)。
表面层,肥皂分子,水分子,f1,f2,f1f2,使液体表面层分子势能减少,因而表面张力系数减小。
(2)肺组织中的表面活性物质:
*肺泡内壁分泌某种磷脂是表面活性物质;它的重要作用:
维持正常呼吸。
*肺组织结构;,R活性物质密度粘液的P内,吸气过程:
R活性物质密度粘液的P内,呼气过程:
(3)表面非活性物质:
*尽量离开表面层而进入液体内部,使表面张力系数增大。
(举例:
水中的盐份等),
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