醫(yī)學(xué)]醫(yī)用物理學(xué)04章分子動理論-資料下載頁
2025-01-06 00:33本頁面
【正文】 圖為 U形金屬框 ABCD,上 面有一層液體薄膜 ,金屬框的 AB邊長為 L,可以自由滑動 ,由于表面張力的作用 ,薄膜要收縮 .只有用力 F拉著才能保持 AB不動 . 由于液膜有上 、 下兩個表面 ,因此增加單位液膜表面積所作的功為 這也就是增加單位液體表面積所增加的勢能 .由上式可知 ,表面張力系數(shù) ?在數(shù)值上等于增加單位液面時外力所做的功 ,從能量角度看 ,其大小等于增加單位液面積時所增加的表面能 . ?? ????? LLxL xFSA 22Δ2 ΔΔ? 彎曲液面的附加壓強(qiáng) 在肥皂泡 、 小液滴等氣體與液體接觸的地方 ,液面都是彎曲的 .對于球面型的液面來說 ,可以證明其附加壓強(qiáng)為 對于中空的肥皂泡 ,由于液膜有內(nèi) 、 外兩個表面 ,可以認(rèn)為兩個表面半徑 R相等 ,其附加壓強(qiáng)為 R?4??pRppp?2Δ ???外內(nèi)? 毛細(xì)現(xiàn)象 氣體栓塞 附著層 ：在液體和固體接觸處取一液體薄層 ,厚度為分子引力的有效作用距離 ,這個液體薄層稱為附著層 . 液體不潤濕固體 ：附著層內(nèi)分子的內(nèi)聚力大于附著力時 ,附著層內(nèi)的分子受到的合力垂直于附著層而指向液體內(nèi)部 ,類似于表面層 ,附著層里液體分子比液體內(nèi)部稀疏 ,出現(xiàn)類似于表面張力的收縮力 .附著層要盡可能收縮 ,以減小分子勢能 .這在宏觀上表現(xiàn)為液體不潤濕固體 . 液體潤濕固體 ：當(dāng)附著力大于內(nèi)聚力時 ,情況正相反 ,附著層內(nèi)的分子受到的合力指向固體 ,附著層里出現(xiàn)液體相互推斥的力 ,分子在附著層內(nèi)比在液體內(nèi)部有較小的勢能 ,附著層有擴(kuò)展趨勢 ,宏觀上表現(xiàn)為液體潤濕固體 . 水不潤濕樹葉表面 水銀不潤濕玻璃表面 ? 毛細(xì)現(xiàn)象 (capillarity)： 潤濕液體在毛細(xì)管中上升和不潤濕液體在毛細(xì)管中下降 ,這種現(xiàn)象叫做毛細(xì)現(xiàn)象 . 上升或下降的高度 h 可用下式計算 : grh ??? c o s2?式中 ?為表面張力系數(shù) ,? 為接觸角 ,?為液體的密度 ,g為重力加速度 ,r為毛細(xì)管的內(nèi)半徑 . 潤濕液體在毛細(xì)管中的上升 管內(nèi)升高的液柱的重量 W為 公式推導(dǎo)： 管內(nèi)液體上升高度 h停止時 ,表面張力向上的拉引作用和管內(nèi)升高的液柱的重量達(dá)到平衡 . 豎直方向的合力 F1為 W = r2?hg 由 F1=W 可得 毛細(xì)現(xiàn)象 rF π2c o s1 ?? ??毛細(xì)管中的液體高度 式中 ?為表面張力系數(shù) ,?為接觸角 ,?為液體的密度 ,g為重力加速度 , r為毛細(xì)管的內(nèi)半徑 . grh??? c o s2?? 氣體栓塞 (air embolism)： 液體在細(xì)管中流動時 ,如果管中有空氣泡 ,液體的流動將受到阻礙 ,氣泡多時可發(fā)生阻塞 ,這種現(xiàn)象稱為氣體栓塞 . 液體在細(xì)管中自左向右流動時 ,管中氣泡左側(cè)曲率半徑為 R,右側(cè)曲率半徑為 r(Rr),則左端壓強(qiáng) p1必須大于右端壓強(qiáng) p2. p1 p2 R r 將差值 2122 pppRr ???????定義為臨界值 .當(dāng)管中有 n 個氣泡時 ,則只有當(dāng)管兩端的壓強(qiáng)差 ?p n? 時液體才能帶動氣泡移動 . 本章結(jié)束 謝謝！
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