11.4 液体的基本性质 课件 -2022-2023学年高二下学期物理沪科版（2020）选择性必修第三册

11.4液体的基本性质 为什么绿叶上的水珠是球状呢? 液体表面:与空气接触的液体薄层。 为什么水黾 (mǐn)可以 在水面上行走呢? 【动手试试】 漂浮的硬币 【实验】探究液体表面的特点 实验仪器:烧杯、肥皂水、针、酒精灯、铁线圈2个 【实验】探究液体表面的特点 实验结论:液体表面有收缩的趋势。 表面张力:作用在液体表面,使液面具有收缩趋势的力。 如图甲所示是液体表面附近分子分布的大致情况,请分析液体表面层内的分子间距离和分子力各有什么特点? 液体表面层内分子间距离大于r0,分子间作用力表现为引力 如图乙所示昆虫可以停留在水面上而不下沉,与小木块浮在水面上的道理相同吗? 不同。小昆虫、缝衣针能在水面上不下沉是液体表面张力在起作用。小木块浮在水面上是重力和水的浮力平衡的结果 我们可以把分子力的作用范围认为是一个半径等于分子力有效作用距离的球、这个球 称为分子作用球。由于分子斥力的有效距离比分子引力的有效作用距离小得多,分子斥力作用球的半径远小于分子引力作用球的半径. 设液体内有一分子A如图2-4-9所示,由于分子A 的引力作用球处于液体内部,液体内的分子均匀分布,对于分子A来说其分布是球对称的,因此液体内所有分子对分子A的斥力和引力的合力为零 设在液体表面层内有一分子B,如图2-4-9所示,以分子B为中心的分子作用球一部分在液体外,由于分子斥力作用球的半径远小于分子引力作用球的半径,分子B的 分子斥力作用球仍处于液体内,其受到的分子斥力仍是球 对称的,但分子B所受的分子引力就不再是球对称的。由于缺少了液体表面层外这部分的引力,作用在分子B上的全部分子引力的合力f垂直液面指向液体内.由此,液体表面层单位体积内的分子数目相对液体内部会 更少,分子间距相对更大一些.因而表面层分子 间的分子力表现为引力,液体的表面总是有一 种收缩的趋势,就好像被绷紧的橡皮膜. 设想在液体表面画一条直线,如图所示,则直线两旁的液膜表现出使液体表面收缩的相互作用的拉力,液体表面出现的这种张力称为表面张力。 二、液体的表面张力 1.表面层:液体表面与空气接触的表面形成一个薄层叫表面层 2.表面张力 在液体表面上想象的画一直线,直线两旁的液膜一定存在相互作用的拉力,液体表面出现的这种张力称为表面张力 液体的表面并不是一个几何面,而是一个厚度为分子力有效作用距离(数量级为10-9 m)的薄层 例1 关于液体的表面张力,下列说法正确的是 A.表面张力是液体内部各部分之间的相互作用力 B.液体表面层分子的分布比内部稀疏,分子力表现为引力 C.液体的表面张力随温度的升高而增大 D.表面张力的方向与液面垂直 √ 解析 液体表面层分子比液体内部稀疏,故分子力表现为引力,表面张力的方向沿液面的切线方向,与分界线垂直.表面张力是液体表面层分子间的作用力,随温度的升高,液体表面层分子间的距离增大,引力作用随之减小,所以表面张力减小,故B正确,A、C、D错误. 例2 如图2所示,金属框架的A、B间系一个棉线圈,先使框架布满肥皂膜,然后将P和Q两部分的肥皂膜刺破,线的形状将变成下列选项图中的 解析 由于液体表面张力的作用,液体表面有收缩到最小的趋势,故C正确. 图2 √ 我们已知道液体跟气体接触时,在接触的表面存在一个薄层-表面层,表面层的性质决定了液体出现表面引力,使液体具有收缩的趋势,那么在液体与固体接触时,会出现什么现象呢? 三、浸润和不浸润 一种液体会润湿某种固体并附着在固体表面上,这种现象叫做浸润 一种液体不会润湿某种固体,也就不会附着在这种固体表面上,这种现象叫做不浸润 浸润和不浸润也是分子力作用的表现。当液体与固体接触时,接触的位置形成一个液体薄层,叫做附着层。附着层的液体分子可能比液体内部稀疏,也可能比液体内部更密,这决定于液体、固体两种分子的性质。如果附着层的液体分子比液体内部的分子稀疏,也就是说,附着层内液体分子间的距离大于前面说过的分子力平衡的距离 r0,附着层内分子间的作用表现为引力,附着层有收缩的趋势,就像液体表面张力的作用一样。这样的液体与固体之间表现为不浸润。如果附着层内分子间的距离小于液体内部分子间的距离,附着层内分子之间的作用表现为斥力,附着层有扩展的趋势。这样的液体与固体之间表现为浸润。 浸润和不浸润的形成原因 (1)附着层内分子受力情况 液体和固体接触时,附着层的液体分子除受液体内部的分子吸引外,还受到固体分子的吸引. (2)浸润的成因 当固体分子吸引力大于液体内部分子力时,这时表现为液体浸润固体. 或者:附着层内分子间距离太小,分子间表现为排斥力,有扩展得趋势。 (3)不浸润的成因 当固体分子吸引力小于液体内部分子力时,这时表现为液体不浸润固体. 或者:附着层内分子间距离太大,分子间表现为引力,有收缩趋势。 特别提醒 浸润和不浸润是发生在两