§7.1液體的微觀結(jié)構(gòu)液晶

§7.2液體的徹體性質(zhì)

§7.3液體的表面性質(zhì)第八章液體1§7.1液體的微觀結(jié)構(gòu)液晶

§7.2液體的徹體性質(zhì)2

§8.1液體的微觀結(jié)構(gòu)液晶一、液體的微觀結(jié)構(gòu)1、液體的短程有序、長程無序結(jié)構(gòu)用倫琴射線研究發(fā)現(xiàn)，液體分子在很小范圍內(nèi)（幾個分子直徑線度）在一個短暫的時間內(nèi)排列保持一定的規(guī)則性，但不是象晶體那樣在很大的范圍內(nèi)排列都是有規(guī)則，這就是短程有序、長程無序。液體的性質(zhì)介于氣體和固體之間，一方面，它象固體那樣具有一定的體積，不易壓縮，另一方面，它又象氣體那樣，沒有一定的形狀，具有流動性，而且，在物理性質(zhì)上也是各向同性的，液體的這種宏觀特性是同它的微觀結(jié)構(gòu)決定的。22§8.1液體的微觀結(jié)構(gòu)液晶一、液體的微觀結(jié)構(gòu)13、熱運動（1）熱振動：在平衡位置附近振動。在某一平衡位置上振動一短暫時間后就轉(zhuǎn)到另一平衡位置上去振動。（2）定居時間τ：在一定T、P下，在平衡位置振動時間的平均值，對液態(tài)金屬其值為10-10秒。通常外力作用時間總比定居時間長很多，在這時間內(nèi)，分子已可以有很大的移動，因而液體在外力作用下流動，這就是流動性。（3）與溫度關(guān)系溫度越高，分子運動越激烈，熱運動的能量越大，定居時間越短。

2、分子排列分子排列是緊密的，氣體d=10-9m,液體d~3×10-10m。相互作用力大，相互作用力與固體同數(shù)量級。但與固體相比，畢竟松散些。33、熱運動（1）熱振動：在平衡位置附近振動。在某一平衡位置上二、液晶

某些有機化合物在加熱時，并不直接由固態(tài)變?yōu)橐簯B(tài)，而是要經(jīng)過一個或幾個介于固態(tài)和液態(tài)之間的狀態(tài)，這種處在過渡狀態(tài)的物質(zhì)稱為液晶。

液晶的特征：流動性、連續(xù)性——（液體）

光學(xué)、電磁學(xué)——各向異性特性（晶體）

存在范圍：T1（熔點）<T<T2（清亮點）。分類溶致液晶（高分子聚合物溶解于溶劑而成）熱致液晶（高分子聚合物加熱熔化而成）向列型膽甾型近晶型4二、液晶某些有機化合物在加熱時，并不直接由固態(tài)變向列型膽甾型近晶型5向列型膽甾型向列型液晶簡介：分子呈棒狀，分子排列方式很象一把筷子，分子沿上下方向排列整齊，但沿前后左右排列可以變動，不規(guī)則。加電壓可以有動態(tài)散射現(xiàn)象可以制作各種顯示器件，如儀器上數(shù)碼文字和圖像的顯示，電控亮度玻璃窗等。

膽甾型液晶簡介：它包含許多層分子，每層分子的排列方向相同，但相鄰兩層分子排列稍有旋轉(zhuǎn)夾角約為15分，這樣層層地疊起來形成螺旋結(jié)構(gòu)。這種液晶有顯著的溫度效應(yīng)，隨溫度變化有選擇性的反射光，可探測微電子學(xué)中的熱點（短路處）檢查致冷機的漏熱的，診斷疾病，探測金屬材料的缺陷。6向列型液晶簡介：分子呈棒狀，分子排列方式很象一把筷子，分子沿近晶型液晶簡介：分子呈棒狀，排列成層，各層之間的距離可以移動，但分子不會往來于層間，只能在本層間移動有序程度和晶體相近，故稱為近晶型。液晶很早是在1881年由奧地利植物學(xué)家——萊尼茨爾在應(yīng)用膽甾醇苯酸脂晶體加熱到145.5℃到178.5℃時發(fā)現(xiàn)的。1968年人們發(fā)現(xiàn)了雙折射引起干涉條紋以及動態(tài)散射現(xiàn)象后應(yīng)用就廣泛起來了。液晶對各種外界因素很敏感（如熱，電，磁，光，聲，應(yīng)力，氣氛，輻射等），因而液晶有電光效應(yīng)，磁效應(yīng)，光生伏特效應(yīng)，超聲效應(yīng)，應(yīng)力效應(yīng)，物理化學(xué)效應(yīng)，輻照效應(yīng)。7近晶型液晶簡介：分子呈棒狀，排列成層，各層之間的距離可以移動2、與固體比較，液體的CP、CV的差異較大，這是由于液體的熱膨脹系數(shù)比固體熱膨脹系數(shù)大。一、熱容量1、液體的熱容量與固體差異小，與氣體差異大，這是由于液體和固體內(nèi)部熱運動的情況相近，而液體和氣體內(nèi)部熱運動的情況則相差較大，因此可以知道液體中分子的熱運動主要形式是熱振動。特點：§8.2

、液體的徹體性質(zhì)8一、熱容量1、液體的熱容量與固體差異小，與氣體差異大，這是由99溫度升高時液體體積增大的現(xiàn)象。原因有兩個：1、引力與斥力非對稱性；2、液體內(nèi)部孔隙的存在（比如海棉體類型）叫體脹系數(shù)，比氣體小，且隨溫度的升高而增大，隨壓強的增大而減小。

二、熱膨脹：規(guī)律：10溫度升高時液體體積增大的現(xiàn)象。叫體脹系1111三、熱傳導(dǎo)液體熱傳導(dǎo)的機構(gòu)與固體近似，靠熱振動傳遞能量（但κ很?。?。12三、熱傳導(dǎo)12四、擴散液體中的擴散系數(shù)D較固體稍大（氣體比固體、液體大十萬倍），原因是液體中熱運動與固體類似。自擴散系數(shù)：δ-兩相鄰平衡位置間平均距離；-定居時間；0-分子振動周期；ΔW為分子從一個平衡位置→另一個平衡位置時的激活能。13四、擴散δ-兩相鄰平衡位置間平均距離；-定居時間；0-分1414五、黏性（粘滯性）液體的粘滯系數(shù)比氣體的大得多，且液體情形時溫度越低粘滯系數(shù)越大,規(guī)律為而經(jīng)驗公式為η0是與溫度關(guān)系不大的系數(shù)。式中常數(shù)ac和n對各種液體有不同數(shù)值。15五、黏性（粘滯性）而經(jīng)驗公式為η0是與溫度關(guān)系不大的系數(shù)。式1616171718

§8.3液體的表面現(xiàn)象一、表面張力與表面能1、表面張力

表面張力是作用于液體表面的，使液體具有收縮傾向的一種力。氣體液體液體表面層R0

1818§8.3液體的表面現(xiàn)象一、表面張力與表面能1、表2：表面張力系數(shù)幾種表示要注意表面張力系數(shù)各種表示的物理意義。192：表面張力系數(shù)幾種表示要注意表面張力系數(shù)各種表示的物理意義3、表面張力系數(shù)與溫度的關(guān)系

實驗發(fā)現(xiàn)：液體的表面張力系數(shù)σ與液體的表面積的大小無關(guān)，而僅是溫度的函數(shù)，表面張力隨著溫度的升高而降低。式中t′是比該液體臨界溫度低幾度的攝氏溫度；n是常數(shù)，數(shù)值在1和2之間。203、表面張力系數(shù)與溫度的關(guān)系實驗發(fā)現(xiàn)：液體21

4、表面活性劑能使σ明顯變小的物質(zhì)稱為表面活性物質(zhì)

若一種物質(zhì)甲能顯著地降低另一種物質(zhì)乙的表面張力，就說甲對乙具有表面活性。21214、表面活性劑能使σ明顯變小的物質(zhì)稱為表面活性物質(zhì)表面層：液體的表面是一個有一定厚度的薄層，稱為表面層，厚度約為S~10-9m,就是分子引力有效距離。表面張力就是表面層內(nèi)分子力的緣故。二、表面層內(nèi)分子力作用：內(nèi)部表面層從能量的觀點來看，表面自由能是在等溫條件下表層中所有分子的勢能。表面越大，表面層的勢能就要增大，反之則要減小，因為勢能總是有減小的傾向，因此表面就有收縮的趨勢，從而說明表面上存在張力。22表面層：液體的表面是一個有一定厚度的薄層，稱為表面三、球形液面內(nèi)外的壓強差在液體與固體或液體與氣體接觸的地方，液面都是彎曲的。這時由于表面張力的存在，液面內(nèi)和液面外有一壓強差，稱為附加壓強，在凸面的情形，液面內(nèi)部的壓強大于外部的壓強，在凹面的情形，液面內(nèi)部的壓強小于液面外部的壓強。dldfdf1

df2

φroSφRC凹液面凸液面23三、球形液面內(nèi)外的壓強差在液體與固體或液體與推導(dǎo)凸液面時的附加壓強dldfdf1

df2

φroSφRC，

凸液面中通過邊線上每一微段作用在液塊上的表分解得:面張力上面用到平衡條件,得到：24推導(dǎo)凸液面時的附加壓強dldfdf1df2φroSφRC研究球形液膜.有內(nèi)外兩個表面，在液膜的外中內(nèi)取三點A,B,C,三點的壓強是液膜外表面是凸液面液膜內(nèi)表面是凹液面從兩式中消去最后得到ABC25研究球形液膜.有內(nèi)外兩個表面，在液膜的外中內(nèi)取三點A,B,26

(這是拉普拉斯公式)四、*任意液面附加壓強：對球形液面，R1=R2,得到球形液面附加壓強的公式對柱形液面,R1=R,R2=∞,附加壓強為2626(這是拉普拉斯公式)四、*任意液面附加壓強：對球形液面五、液面與固體接觸處的表面現(xiàn)象潤濕與不潤濕

一小滴水銀在玻璃上總是近似成球形能在玻璃上滾動而不附著在上面，這是水銀不潤濕玻璃。在無油脂的玻璃板上放一滴水，水不僅不收縮成球形而且要沿著玻璃向外擴展附著在玻璃上這是水潤濕玻璃。27五、液面與固體接觸處的表面現(xiàn)象潤濕與不潤濕一潤濕和不潤濕現(xiàn)象就是液體和固體接觸處的表面現(xiàn)象。是決定于固體和液體的性質(zhì)，是由固、液分子間的相互吸引力（附著力）大于或是小于液、液分子間引力（內(nèi)聚力）這種因素決定的。28潤濕和不潤濕現(xiàn)象就是液體和固體接觸處的表面現(xiàn)象。是決液體與固體接觸處的接觸角為銳角時，液體潤濕固體，接觸角為0，液體將展延在全部固體表面上，這叫完全潤濕固體，接觸角為鈍角時液體不潤濕固體，接觸角為180度，叫做液體完全不潤濕固體。附著力內(nèi)聚力接觸角固體液體Aθ如分子A受的內(nèi)聚力大于附著力，合力指向液體內(nèi)部，反抗合力作功，勢能增大，因為勢能總是有減小的傾向，附著層就有縮小的趨勢從而使液體不能潤濕固體。反之在附著力大于內(nèi)聚力，液體分子要盡量擠入附著層結(jié)果使附著層擴展，從而使液體潤濕固體。29液體與固體接觸處的接觸角為銳角時，液體潤濕固A點壓強為B點壓強為六、毛細現(xiàn)象

潤濕管壁的液體在細管里升高而不潤濕管壁的液體在細管里降低的現(xiàn)象稱為毛細現(xiàn)象。研究液體潤濕管壁的情況，設(shè)細管截面為圓形ABCDθθhR30A點壓強為B點壓強為六、毛細現(xiàn)象潤濕管壁的液31

因而，從圖中可知，，

因此液面上升高度如下式因此管子越細，液面上升就越高。這可以用來測定液體的表面張力系數(shù)。ABCDθθhR在液體不潤濕管壁情形，液面要下降一段距離。3131因而，，

因此液面上升高度如下式因此管子越BAh[例5]如圖示,在內(nèi)半徑r=0.30mm的毛細管中注水，一部分水在管的下端形成一水滴，截形狀可以認為是半徑為R=3mm的球的一部分，求管中水柱的長度，水的表面張力系數(shù)為.解：A點的壓強PA等于大氣壓強P0與附加壓強兩者之和，根據(jù)流體靜力學(xué)的基本原理因而B點的壓強32BAh[例5]如圖示,在內(nèi)半徑r=0.30mm的毛細管中注水§7.1液體的微觀結(jié)構(gòu)液晶

§7.2液體的徹體性質(zhì)

§7.3液體的表面性質(zhì)第八章液體33§7.1液體的微觀結(jié)構(gòu)液晶

§7.2液體的徹體性質(zhì)34

§8.1液體的微觀結(jié)構(gòu)液晶一、液體的微觀結(jié)構(gòu)1、液體的短程有序、長程無序結(jié)構(gòu)用倫琴射線研究發(fā)現(xiàn)，液體分子在很小范圍內(nèi)（幾個分子直徑線度）在一個短暫的時間內(nèi)排列保持一定的規(guī)則性，但不是象晶體那樣在很大的范圍內(nèi)排列都是有規(guī)則，這就是短程有序、長程無序。液體的性質(zhì)介于氣體和固體之間，一方面，它象固體那樣具有一定的體積，不易壓縮，另一方面，它又象氣體那樣，沒有一定的形狀，具有流動性，而且，在物理性質(zhì)上也是各向同性的，液體的這種宏觀特性是同它的微觀結(jié)構(gòu)決定的。342§8.1液體的微觀結(jié)構(gòu)液晶一、液體的微觀結(jié)構(gòu)13、熱運動（1）熱振動：在平衡位置附近振動。在某一平衡位置上振動一短暫時間后就轉(zhuǎn)到另一平衡位置上去振動。（2）定居時間τ：在一定T、P下，在平衡位置振動時間的平均值，對液態(tài)金屬其值為10-10秒。通常外力作用時間總比定居時間長很多，在這時間內(nèi)，分子已可以有很大的移動，因而液體在外力作用下流動，這就是流動性。（3）與溫度關(guān)系溫度越高，分子運動越激烈，熱運動的能量越大，定居時間越短。

2、分子排列分子排列是緊密的，氣體d=10-9m,液體d~3×10-10m。相互作用力大，相互作用力與固體同數(shù)量級。但與固體相比，畢竟松散些。353、熱運動（1）熱振動：在平衡位置附近振動。在某一平衡位置上二、液晶

某些有機化合物在加熱時，并不直接由固態(tài)變?yōu)橐簯B(tài)，而是要經(jīng)過一個或幾個介于固態(tài)和液態(tài)之間的狀態(tài)，這種處在過渡狀態(tài)的物質(zhì)稱為液晶。

液晶的特征：流動性、連續(xù)性——（液體）

光學(xué)、電磁學(xué)——各向異性特性（晶體）

存在范圍：T1（熔點）<T<T2（清亮點）。分類溶致液晶（高分子聚合物溶解于溶劑而成）熱致液晶（高分子聚合物加熱熔化而成）向列型膽甾型近晶型36二、液晶某些有機化合物在加熱時，并不直接由固態(tài)變向列型膽甾型近晶型37向列型膽甾型向列型液晶簡介：分子呈棒狀，分子排列方式很象一把筷子，分子沿上下方向排列整齊，但沿前后左右排列可以變動，不規(guī)則。加電壓可以有動態(tài)散射現(xiàn)象可以制作各種顯示器件，如儀器上數(shù)碼文字和圖像的顯示，電控亮度玻璃窗等。

膽甾型液晶簡介：它包含許多層分子，每層分子的排列方向相同，但相鄰兩層分子排列稍有旋轉(zhuǎn)夾角約為15分，這樣層層地疊起來形成螺旋結(jié)構(gòu)。這種液晶有顯著的溫度效應(yīng)，隨溫度變化有選擇性的反射光，可探測微電子學(xué)中的熱點（短路處）檢查致冷機的漏熱的，診斷疾病，探測金屬材料的缺陷。38向列型液晶簡介：分子呈棒狀，分子排列方式很象一把筷子，分子沿近晶型液晶簡介：分子呈棒狀，排列成層，各層之間的距離可以移動，但分子不會往來于層間，只能在本層間移動有序程度和晶體相近，故稱為近晶型。液晶很早是在1881年由奧地利植物學(xué)家——萊尼茨爾在應(yīng)用膽甾醇苯酸脂晶體加熱到145.5℃到178.5℃時發(fā)現(xiàn)的。1968年人們發(fā)現(xiàn)了雙折射引起干涉條紋以及動態(tài)散射現(xiàn)象后應(yīng)用就廣泛起來了。液晶對各種外界因素很敏感（如熱，電，磁，光，聲，應(yīng)力，氣氛，輻射等），因而液晶有電光效應(yīng)，磁效應(yīng)，光生伏特效應(yīng)，超聲效應(yīng)，應(yīng)力效應(yīng)，物理化學(xué)效應(yīng)，輻照效應(yīng)。39近晶型液晶簡介：分子呈棒狀，排列成層，各層之間的距離可以移動2、與固體比較，液體的CP、CV的差異較大，這是由于液體的熱膨脹系數(shù)比固體熱膨脹系數(shù)大。一、熱容量1、液體的熱容量與固體差異小，與氣體差異大，這是由于液體和固體內(nèi)部熱運動的情況相近，而液體和氣體內(nèi)部熱運動的情況則相差較大，因此可以知道液體中分子的熱運動主要形式是熱振動。特點：§8.2

、液體的徹體性質(zhì)40一、熱容量1、液體的熱容量與固體差異小，與氣體差異大，這是由419溫度升高時液體體積增大的現(xiàn)象。原因有兩個：1、引力與斥力非對稱性；2、液體內(nèi)部孔隙的存在（比如海棉體類型）叫體脹系數(shù)，比氣體小，且隨溫度的升高而增大，隨壓強的增大而減小。

二、熱膨脹：規(guī)律：42溫度升高時液體體積增大的現(xiàn)象。叫體脹系4311三、熱傳導(dǎo)液體熱傳導(dǎo)的機構(gòu)與固體近似，靠熱振動傳遞能量（但κ很小）。44三、熱傳導(dǎo)12四、擴散液體中的擴散系數(shù)D較固體稍大（氣體比固體、液體大十萬倍），原因是液體中熱運動與固體類似。自擴散系數(shù)：δ-兩相鄰平衡位置間平均距離；-定居時間；0-分子振動周期；ΔW為分子從一個平衡位置→另一個平衡位置時的激活能。45四、擴散δ-兩相鄰平衡位置間平均距離；-定居時間；0-分4614五、黏性（粘滯性）液體的粘滯系數(shù)比氣體的大得多，且液體情形時溫度越低粘滯系數(shù)越大,規(guī)律為而經(jīng)驗公式為η0是與溫度關(guān)系不大的系數(shù)。式中常數(shù)ac和n對各種液體有不同數(shù)值。47五、黏性（粘滯性）而經(jīng)驗公式為η0是與溫度關(guān)系不大的系數(shù)。式4816491750

§8.3液體的表面現(xiàn)象一、表面張力與表面能1、表面張力

表面張力是作用于液體表面的，使液體具有收縮傾向的一種力。氣體液體液體表面層R0

5018§8.3液體的表面現(xiàn)象一、表面張力與表面能1、表2：表面張力系數(shù)幾種表示要注意表面張力系數(shù)各種表示的物理意義。512：表面張力系數(shù)幾種表示要注意表面張力系數(shù)各種表示的物理意義3、表面張力系數(shù)與溫度的關(guān)系

實驗發(fā)現(xiàn)：液體的表面張力系數(shù)σ與液體的表面積的大小無關(guān)，而僅是溫度的函數(shù)，表面張力隨著溫度的升高而降低。式中t′是比該液體臨界溫度低幾度的攝氏溫度；n是常數(shù)，數(shù)值在1和2之間。523、表面張力系數(shù)與溫度的關(guān)系實驗發(fā)現(xiàn)：液體53

4、表面活性劑能使σ明顯變小的物質(zhì)稱為表面活性物質(zhì)

若一種物質(zhì)甲能顯著地降低另一種物質(zhì)乙的表面張力，就說甲對乙具有表面活性。53214、表面活性劑能使σ明顯變小的物質(zhì)稱為表面活性物質(zhì)表面層：液體的表面是一個有一定厚度的薄層，稱為表面層，厚度約為S~10-9m,就是分子引力有效距離。表面張力就是表面層內(nèi)分子力的緣故。二、表面層內(nèi)分子力作用：內(nèi)部表面層從能量的觀點來看，表面自由能是在等溫條件下表層中所有分子的勢能。表面越大，表面層的勢能就要增大，反之則要減小，因為勢能總是有減小的傾向，因此表面就有收縮的趨勢，從而說明表面上存在張力。54表面層：液體的表面是一個有一定厚度的薄層，稱為表面三、球形液面內(nèi)外的壓強差在液體與固體或液體與氣體接觸的地方，液面都是彎曲的。這時由于表面張力的存在，液面內(nèi)和液面外有一壓強差，稱為附加壓強，在凸面的情形，液面內(nèi)部的壓強大于外部的壓強，在凹面的情形，液面內(nèi)部的壓強小于液面外部的壓強。dldfdf1

df2

φroSφRC凹液面凸液面55三、球形液面內(nèi)外的壓強差在液體與固體或液體與推導(dǎo)凸液面時的附加壓強dldfdf1

df2

φroSφRC，

凸液面中通過邊線上每一微段作用在液塊上的表分解得:面張力上面用到平衡條件,得到：56推導(dǎo)凸液面時的附加壓強dldfdf1df2φroSφRC研究球形液膜.有內(nèi)外兩個表面，在液膜的外中內(nèi)取三點A,B,C,三點的壓強是液膜外表面是凸液面液膜內(nèi)表面是凹液面從兩式中消去最后得到ABC57研究球形液膜.有內(nèi)外兩個表面，在液膜的外中內(nèi)取三點A,B,58

(這是拉普拉斯公式)四、*任意液面附加壓強：對球形液面，R1=R2,得到球形液面附加壓強的公式對柱形液面,R1=R,R2=∞,附加壓強為5826(這是拉普拉斯公式)四、*任意液面附加壓強：對球形液面五、液面與固體接觸處的表面現(xiàn)象潤濕與不潤濕

一小滴水銀在玻璃上總是近似成球形能在玻璃上滾動而不附著在上面，這是水銀不潤濕玻璃。在無油脂的玻璃板上放一滴水，水不僅不收縮成球形而且要沿著玻