第3章液體的外表現(xiàn)象昆蟲(chóng)在水面上行走Surfacetension：RobertAnderson光的干預(yù)條紋顯示水面高度的微小變化蚊子靠納米結(jié)構(gòu)練就水上漂AROBOTWALKINGONWATER結(jié)論：水面是一張有彈性的膜有趣的現(xiàn)象如何產(chǎn)生的？二、液體的外表張力現(xiàn)象及微觀本質(zhì)液體外表像張緊的彈性膜一樣，具有收縮的趨勢(shì)?！?〕毛筆尖入水散開(kāi)，出水毛聚合；〔2〕蚊子能夠站在水面上；〔3〕鋼針能夠放在水面上；〔4〕荷花上的水珠呈球形；〔5〕肥皂膜的收縮；液體外表具有收縮趨勢(shì)的力，這種存在于液體外表上的張力稱為外表張力。說(shuō)明：①力的作用是均勻分布的，力的方向與液面相切；②液面收縮至最小?！?.1液體的外表張力一、液體的微觀結(jié)構(gòu)

液體分子間作用力顯著。宏觀上表現(xiàn)為不易壓縮性。液體分子在平衡位置附近做振動(dòng)和在液體內(nèi)移動(dòng)。在液體與氣體的分界面處、厚度等于分子有效作用半徑的那層液體，稱為液體的外表〔層〕。汽表面層液體外表層是一個(gè)厚度大概為10-9m的薄層，液體分子間距比較大〔1〕液面收縮的微觀解釋1、從分子力的角度，r0FF0rB分子合力表現(xiàn)為_(kāi)________________垂直指向液體內(nèi)部的吸引力F引分子之間存在引力，液體內(nèi)部每一個(gè)分子都受到周圍分子的引力，處于平衡狀態(tài)。但邊界處的分子只受到內(nèi)局部子的引力，呈收縮趨勢(shì)，存在一種張力。荷葉上的水滴、浮在水面上的硬幣就是外表張力的作用。外表張力外表張力是出現(xiàn)在液體外表的張力，并不是作用在外表的張力。其起因?qū)嶋H上是界面所造成的不對(duì)稱液體外表所接觸的有固體和氣體液體外表層分子比液體內(nèi)局部子的相互作用勢(shì)能大：由勢(shì)能最小原那么可知，在沒(méi)有外力影響下，液體應(yīng)處于外表積最小的狀態(tài)。從力的角度看，就是有外表張力存在。所受合外力指向液體內(nèi)部，因此有向液體內(nèi)部運(yùn)動(dòng)的趨勢(shì)。AfL2、外表張力系數(shù)的根本性質(zhì)〔1〕不同液體的外表張力系數(shù)不同，密度小、容易蒸發(fā)的液體外表張力系數(shù)小。〔2〕同一種液體的外表張力系數(shù)與溫度有關(guān)，溫度越高，外表張力系數(shù)越小?！?〕液體外表張力系數(shù)與相鄰物質(zhì)的性質(zhì)有關(guān)?！?〕外表張力系數(shù)與液體中的雜質(zhì)有關(guān)。不沾濕一、潤(rùn)濕和不潤(rùn)濕附著層：在液體與固體接觸面上厚度為液體分子有效作用半徑的液體層。由附著層內(nèi)的分子力引起潤(rùn)濕不潤(rùn)濕內(nèi)聚力：液體內(nèi)局部子對(duì)附著層內(nèi)液體分子的吸引力附著力：固體分子對(duì)附著層內(nèi)液體分子的吸引力

潤(rùn)濕和不潤(rùn)濕決定于液體和固體的性質(zhì)。內(nèi)聚力大于附著力A不潤(rùn)濕內(nèi)聚力小于附著力A潤(rùn)濕

液體對(duì)固體的潤(rùn)濕程度由接觸角來(lái)表示。接觸角：在液、固體接觸時(shí)，固體外表經(jīng)過(guò)液體內(nèi)部與液體外表所夾的角，通常用q來(lái)表示。液體潤(rùn)濕固體；當(dāng)時(shí)，當(dāng)時(shí)，液體不潤(rùn)濕固體；當(dāng)時(shí)，液體完全潤(rùn)濕固體；當(dāng)時(shí)，液體完全不潤(rùn)濕固體；q潤(rùn)濕q不潤(rùn)濕從能量角度解釋不潤(rùn)濕

對(duì)于附著層內(nèi)任意一分子A，當(dāng)內(nèi)聚力大于附著力時(shí)，A分子受到的合力f

′垂直于附著層指向液體內(nèi)部。Af’液體固體液體分子從液體內(nèi)部運(yùn)動(dòng)到附著層內(nèi)分子間作用力做負(fù)功〔即分子勢(shì)能增大〕，附著層內(nèi)分子勢(shì)能比液體內(nèi)局部子勢(shì)能大。根據(jù)平衡態(tài)勢(shì)能最小的原那么，附著層內(nèi)的分子要盡量擠入液體內(nèi)〔即盡量處于低勢(shì)能態(tài)〕，結(jié)果附著層收縮，表現(xiàn)為液體不潤(rùn)濕固體。當(dāng)內(nèi)聚力小于附著力時(shí)，附著層內(nèi)的分子A受到的合力f′垂直于附著層指向固體外表。從能量角度解釋潤(rùn)濕Af′液體固體液體分子從液體內(nèi)部運(yùn)動(dòng)到附著層內(nèi)分子間作用力做正功〔即分子勢(shì)能減小〕，使得附著層內(nèi)分子勢(shì)能比液體內(nèi)局部子勢(shì)能小。

液體內(nèi)部的分子要盡量擠入附著層，結(jié)果附著層擴(kuò)展，表現(xiàn)為液體潤(rùn)濕固體。固體分子對(duì)液體分子的引力大于液體分子之間的引力，那么稱液體對(duì)固體是沾濕的，如水對(duì)玻璃，柴油對(duì)鐵皮；反之稱為不沾濕的，如水銀對(duì)玻璃，水對(duì)荷葉。

液體對(duì)固體的沾濕和不沾濕柴油對(duì)鐵皮的沾濕：危害與防治

二、毛細(xì)現(xiàn)象將細(xì)的管插入液體中，如果液體潤(rùn)濕管壁，液面成凹液面，液體將在管內(nèi)升高；如果液體不潤(rùn)濕管壁，液面成凸液面，液體將在管內(nèi)下降。這種現(xiàn)象稱為毛細(xì)現(xiàn)象。hh能夠產(chǎn)生毛細(xì)現(xiàn)象的細(xì)管稱為毛細(xì)管。1、毛細(xì)現(xiàn)象產(chǎn)生的原因毛細(xì)現(xiàn)象是由于潤(rùn)濕或不潤(rùn)濕現(xiàn)象和液體外表張力共同作用引起的。固體液體如果液體對(duì)固體潤(rùn)濕，那么接觸角為銳角。固體液體h如果液體對(duì)固體不潤(rùn)濕，那么接觸角為鈍角。h容器口徑非常小，附加壓強(qiáng)的存在將使管內(nèi)液面升高，產(chǎn)生毛細(xì)現(xiàn)象。容器口徑很小，附加壓強(qiáng)的存在將使管內(nèi)液面降低，產(chǎn)生毛