有没有物理高手可以教教我“液体表面张力方向与液面相切”这个“液面”到底指的是什么啊?“表面张力的方向和液面相切,并和两部分的分界线垂直”这个“两部分”、“分界线”又是什

有没有物理高手可以教教我“液体表面张力方向与液面相切”这个“液面”到底指的是什么啊?“表面张力的方向和液面相切,并和两部分的分界线垂直”这个“两部分”、“分界线”又是什
有没有物理高手可以教教我“液体表面张力方向与液面相切”这个“液面”到底指的是什么啊?
“表面张力的方向和液面相切,并和两部分的分界线垂直”这个“两部分”、“分界线”又是什么意思啊?帮帮忙吧,谢啦!

有没有物理高手可以教教我“液体表面张力方向与液面相切”这个“液面”到底指的是什么啊?“表面张力的方向和液面相切,并和两部分的分界线垂直”这个“两部分”、“分界线”又是什
“液体表面张力方向与液面相切”这个“液面”,指的就是液体与空气接触的那个面,通常我们叫液体表面.如果是水,那就是指水面.如果是水银那就是指水银表面.如果液体是盛在容器里,那这个面就在上面,如果是某个平面上的一滴液体,那这个面就是除了底面以外剩下的那些露在空气中的部分,当然如果悬空,那它的所有表面就都是所指的液体表面了.
“表面张力的方向和液面相切,并和两部分的分界线垂直”这个“两部分”、“分界线”又是什么意思啊?.那先要理解表面张力.
关于表面张力：
液体表面是有收缩趋势的.一滴水银滴在玻璃上；一滴滴在表面有油漆的纸或布上的水,再比如草叶上、荷叶上的水珠,他们都是扁球形对吧?如果这一点你认可就好办了.他们之所以呈这种扁球形地聚拢在一起而没有平摊开,就是因为他们的表面有一个膜,好比一个气球包着他们一样,这完全可以理解,不包着,就散开,没散开就包着喽,对吧?
这个液体表面,我们暂且管他叫液体表面膜,比如露珠,它的表面膜,也是水,它包着内部的水.表面的水和内部的水分子间的情形不一样了,不一样的原因是它与空气接触,有分子扩散到空气中,使它的分子密度变小,这样分子间距离就变大,分子间的力就呈引力,就跟气球被吹鼓后气球的膜分子间的情形相似.
吹鼓的气球有收缩趋势对吧?气往外推气球,气球往里压气体,就有收缩趋势嘛!
在液体表面的这个曲面上用刀切一下,就是划一条线.能想象出来吧?这一条线,就把液面分成了两个部分,好比在蒸好的发糕表面切一刀一样,发糕就成了两部分了.这样你说的“分界线”和“两部分”就出来了,对吧?
液体的这两部分之间,就有互相拉伸的力,对吧?都往自己那面拉.正是这个力,使液体表面收缩嘛!
在你划的那条线上任意找一点,那这两个部分在此点的作用情形是什么?也是互相拉嘛!就跟拉绳子的时候,绳子上的一点处,两部分的绳子相互拉,一样.
在液面上的这条线上的这个点处,两面各自往自己的方向拉,这个拉力的方向,就是面在这一点的切线方向,就跟你刚才划的那条线垂直.那两部分中,一部分拉另一部分的力,就叫张力,当然另一部分也在拉这一部分,也是张力,和上面说的那个是作用力与反作用力.因为是液体表面两部分的相互作用力,就叫液体表面张力.这个张力的方向与分界线垂直——任一点都垂直,与液体表面相切——在任一点都相切.

把一滴水滴在桌面上，它会慢慢张开。你体会一下。

作用于液体表面,使液体表面积缩小的力,称为液体表面张力。它产生的原因是 液体跟气体接触的表面存在一个薄层,叫做表面层,表面层里的分子比液体内部稀疏,分子间的距离比液体内部大一些,分子间的相互作用表现为引力。就象你要把弹簧拉开些，弹簧反而表现具有收缩的趋势。正是因为这种张力的存在，有些小昆虫才能无拘无束地在水面上行走自如。
影响液体的表面张力的因素：
内因：无机液体的表面张力比有...

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作用于液体表面,使液体表面积缩小的力,称为液体表面张力。它产生的原因是 液体跟气体接触的表面存在一个薄层,叫做表面层,表面层里的分子比液体内部稀疏,分子间的距离比液体内部大一些,分子间的相互作用表现为引力。就象你要把弹簧拉开些，弹簧反而表现具有收缩的趋势。正是因为这种张力的存在，有些小昆虫才能无拘无束地在水面上行走自如。
影响液体的表面张力的因素：
内因：无机液体的表面张力比有机液体的表面张力大的多；
水的表面张力72.8mN/m(20℃)；
有机液体的表面张力都小于水；
含氮、氧等元素的有机液体的表面张力较大；
含F、Si的液体表面张力最小；
分子量大表面张力的；
水溶液：如果含有无机盐，表面张力比水大；含有有机物， 表面张力比水小。
外因：温度升高表面张力减小；
压力和表面张力没有关系。
注：液体（0度以上时）表面张力最弱的是酒精。
液体表面张力系数的测定：
液体表面张力的测定方法分静力学法和动力学法。静力学法有毛细管上升法、du Noüy 环法、Wilhelmy 盘法、旋滴法、悬滴法、滴体积法、最大气泡压力法; 动力学法有震荡射流法、毛细管波法。其中毛细管上升法和最大气泡压力法不能用来测液- 液界面张力。Wilhelmy 盘法, 最大气泡压力法, 震荡射流法, 毛细管波法可以用来测定动态表面张力。由于动力学法本身较复杂, 测试精度不高, 而先前的数据采集与处理手段都不够先进, 致使此类测定方法成功应用的实例很少。因此, 迄今为止, 实际生产中多采用静力学测定方法。
编辑本段1 典型的静力学法
编辑本段1.1 毛细管上升法
测定原理：
将一支毛细管插入液体中, 液体将沿毛细管上升, 升到一定高度后, 毛细管内外液体将达到平衡状态, 液体就不再上升了。此时, 液面对液体所施加的向上的拉力与液体总向下的力相等。则：
式中γ为表面张力, r 为毛细管的半径, h 为毛细管中液面上升的高度, ρl为测量液体的密度, ρg为气体的密度( 空气和蒸气) , g 为当地的重力加速度, θ为液体与管壁的接触角。若毛细管管径很小, 而且θ=0 时, 则上式可简化为


：
编辑本段1.2 Wilhelmy 盘法
用铂片、云母片或显微镜盖玻片挂在扭力天平或链式天平上, 测定当片的底边平行面刚好接触液面时的压力, 由此得表面张力, 公式为:



式中,W 总为薄片与液面拉脱时的最大拉力,W片为薄片的重力, l 为薄片的宽度, 薄片与液体的接触的周长近似为2l, φ为薄片与液体的接触角
编辑本段1.3 悬滴法
悬滴法是根据在水平面上自然形成的液滴形状计算表面张力。在一定平面上, 液滴形状与液体表面张力和密度有直接关系。由Laplace 公式, 描述在任意的一点P 曲面内外压差为：



式中R1, R2 为液滴的主曲率半径; z 为以液滴顶点O 为原点, 液滴表面上P 的垂直坐标; P0 为顶点O 处的静压力。
定义：S= ds/de
式中de 为悬滴的最大直径, ds 为离顶点距离为de 处悬滴截面的直径



式中b 为液滴顶点O 处的曲率半径。此式最早是由Andreas, Hauser 和Tucker[15]提出, 若相对应与悬滴的S 值得到的1/H 为已知, 即可求出表( 界) 面张力。应用Bashforth-Adams 法, 即可算出作为S 的函数的1/H 值。因为可采用定期摄影或测量ds/de 数值随时间的变化, 悬滴法可方便地用于测定表( 界) 面张力。
编辑本段1.4 滴体积法
当一滴液体从毛细管滴头滴下时, 液滴的重力与液滴的表面张力以及滴头的大小有关。Tate首先提出了表示液滴重力(mg) 的简单关系式:mg=2πrγ,实验结果表明, 实际体积比按式( 7) 式计算的体积小得多。因此Harkins 就引入了校正因子



, 则更精确的表面张力可以表示为:



其中m 为液滴的质量, V 为液滴体积, f 为校正因子, 可查表得到[16, 23]。只要测出数滴液体的体积, 利用( 13) 式就可计算出该液体的表面张力。
编辑本段1.5 .1最大气泡压力法
若在密度为ρ的液体中, 插入一个半径为r的毛细管, 深度为t, 经毛细管吹入一极小的气泡, 其半径恰好与毛细管半径相等。此刻, 气泡内压力最大。根据拉普拉斯公式, 气泡最大压力为：



编辑本段1.5.2 差分最大气泡压力法
差分最大气泡压力法最早是由Sugden 于1921 年提出来的并提出计算公式, 后经过Cuny和Wolf 等的不断改进, 原理是:两个同质异径的毛细管插入被测液体中, 气
泡从毛细管中通过后到达液体中, 测量两个毛细管中气泡的最大压力p1 和p2, 表面张力是压差的函数, 计算公式为：



编辑本段具体试验举例：
液体的表面张力是表征液体性质的一个重要参数．测量液体的表面张力系数有多种方法，拉脱法是测量液体表面张力系数常用的方法之一．该方法的特点是，用秤量仪器直接测量液体的表面张力，测量方法直观，概念清楚．用拉脱法测量液体表面张力，对测量力的仪器要求较高，由于用拉脱法测量液体表面的张力约在 1×10-3～1×10-2 N之间，因此需要有一种量程范围较小，灵敏度高，且稳定性好的测量力的仪器．近年来，新发展的硅压阻式力敏传感器张力测定仪正好能满足测量液体表面张力的需要，它比传统的焦利秤、扭秤等灵敏度高，稳定性好，且可数字信号显示，利于计算机实时测量，为了能对各类液体的表面张力系数的不同有深刻的理解，在对水进行测量以后，再对不同浓度的酒精溶液进行测量，这样可以明显观察到表面张力系数随液体浓度的变化而变化的现象，从而对这个概念加深理解。
[实验目的]
1．用拉脱法测量室温下液体的表面张力系数
2．学习力敏传感器的定标方法
[实验原理]
测量一个已知周长的金属片从待测液体表面脱离时需要的力，求得该液体表面张力系数的实验方法称为拉脱法．若金属片为环状吊片时，考虑一级近似，可以认为脱离力为表面张力系数乘上脱离表面的周长，即
F=α·π(D1十D2 ) （1）
式中，F为脱离力，D1，D2分别为圆环的外径和内径，α为液体的表面张力系数．
硅压阻式力敏传感器由弹性梁和贴在梁上的传感器芯片组成，其中芯片由四个硅扩散电阻集成一个非平衡电桥，当外界压力作用于金属梁时，在压力作用下，电桥失去平衡，此时将有电压信号输出，输出电压大小与所加外力成正此，即
△U=KF （2）
式中，F为外力的大小，K为硅压阻式力敏传感器的灵敏度，△U为传感器输出电压的大小。
[实验装置]
图14-1为实验装置图,其中,液体表面张力测定仪包括硅扩散电阻非平衡电桥的电源和测量电桥失去平衡时输出电压大小的数字电压表．其他装置包括铁架台,微调升降台,装有力敏传感器的固定杆,盛液体的玻璃皿和圆环形吊片,实验证明,当环的直径在 3cm附近而液体和金属环接触的接触角近似为零时.运用公式(1)测量各种液体的表面张力系数的结果较为正确。
图14-1 液体表面张力测定装置
[实验内容]
一、必做部分
1、 力敏传感器的定标
每个力敏传感器的灵敏度都有所不同，在实验前，应先将其定标，步骤如下：打开仪器地电源开关，将仪器预热。（2）在传感器梁端头小钩中，挂上砝码盘，调节电子组合仪上的补偿电压旋钮，使数字电压表显示为零。（3）在砝码盘上分别如0.5g、 1.0g、1.5g、2.0g、2.5g、3.0g等质量的砝码，记录相应这些砝码力F作用下，数字电压表的读数值U.(4)用最小二乘法作直线拟合,求出传感器灵敏度K.
2、 环的测量与清洁
（1）用游标卡尺测量金属圆环的外径D1和内径D2 （关于游标卡尺的使用方法请阅实验1）
（2）环的表面状况与测量结果有很大的关系，实验前应将金属环状吊片在NaOH溶液中浸泡20－30秒，然后用净水洗净。
3、液体的表面张力系数
（1）将金属环状吊片挂在传感器的小钩上，调节升降台，将液体升至靠近环片的下沿，观察环状吊片下沿与待测液面是否平行，如果不平行，将金属环状片取下后，调节吊片上的细丝，使吊片与待测液面平行。
（2）调节容器下的升降台，使其渐渐上升，将环片的下沿部分全部浸没于待测液体，然后反向调节升降台，使液面逐渐下降，这时，金属环片和液面间形成一环形液膜，继续下降液面，测出环形液膜即将拉断前一瞬间数字电压表读数值U1和液膜拉断后一瞬间数字电压表读数值U2。
△U＝U1-U2
（3）将实验数据代人公式（2）和（1），求出液体的表面张力系数，并与标准值进行比较。
二、选做部分
测出其他待测液体，如酒精、乙醚、丙酮等在不同浓泄劲时的表面张力系数
三、实验数据和记录
1、传感器灵敏度的测量
表14-1

砝码/g 0.500 1.000 1.500 2.000 2.500 3.000
电压/mV      
经最小二乘法拟合得K=_______mV/N,拟合的线性相关系数r=__________
2、水的表面张力系数的测量
金属环外径D1=_________cm,内径D2=_______ cm, 水的温度：θ=________τ.
表14-2

编号 U1/mV U2/mV △U/mV F/N  α/N·mˉ1
1     
2     
3     
4     
5     
平均值：α =_______N/m
附：水的表面张力系数的标准值：
水温t/℃ 10 15 20 25 30
α/N.m-1 0.074 22 0.073 22 0.072 25 0.071 79 0.071 18

收起