第五章 液体的表面现象 液体最主要的特征之一是其表面性质，液体 具有表面层，表面层存在有表面张力。表面张力 以及由此产生的毛细现象，对许多生物体来说， 是很重要的。本章主要讨论液体的表面张力，弯 曲液面的附加压强和毛细现象
第五章 液体的表面现象 液体最主要的特征之一是其表面性质，液体 具有表面层，表面层存在有表面张力。表面张力 以及由此产生的毛细现象，对许多生物体来说， 是很重要的。本章主要讨论液体的表面张力，弯 曲液面的附加压强和毛细现象
第一节液体的表面张力 液体的表面都有收缩的趋势。下面讨论一 个说明这种收缩趋势的实验。如图，在金属环上 系一线圈，将其浸入肥皂液后取出，环上就形成 一层液膜，线圈成任意形状。然后将线圈内液膜 刺破，由于圈外液面的收缩，线圈被拉成圆形， 周长一定时，圆的面积最大，所以这时液膜的面 积最小。箭头方向表示 线圈外液膜施加的拉力 的方向，由于线圈张成 圆形，表明拉力是均匀 作用在圆周上的。液膜
第一节 液体的表面张力 液体的表面都有收缩的趋势。下面讨论一 个说明这种收缩趋势的实验。如图，在金属环上 系一线圈，将其浸入肥皂液后取出，环上就形成 一层液膜，线圈成任意形状。然后将线圈内液膜 刺破，由于圈外液面的收缩，线圈被拉成圆形， 周长一定时，圆的面积最大，所以这时液膜的面 积最小。箭头方向表示 线圈外液膜施加的拉力 的方向，由于线圈张成 圆形，表明拉力是均匀 作用在圆周上的。液膜
未被刺破时，线圈也受到同样的拉力作 用，只是由于线圈两侧都有液膜，它们 对线圈各部分拉力的合力为零。这样沿 着液体表面而使液面具有收缩趋势的张力，叫做 表面张力。表面张力只存在于极薄的表面层内， 厚度的数量级为10-10m。 下面讨论表面张力。设想一个液面如图，在 液面上做一假想分界线MN,长度为L,MN将液 面分成(1)、(2)两部分，表面张力的作用就 表现在分界线MN两侧以一定的力 互相作用着，表示液面(1)对 液面(2)的拉力，表示液面(2) 对液面(1)的拉力。这两个力都
未被刺破时，线圈也受到同样的拉力作 用，只是由于线圈两侧都有液膜，它们 对线圈各部分拉力的合力为零。这样沿 着液体表面而使液面具有收缩趋势的张力，叫做 表面张力。表面张力只存在于极薄的表面层内， 厚度的数量级为10－10m。 下面讨论表面张力。设想一个液面如图，在 液面上做一假想分界线MN，长度为L，MN将液 面分成（1）、（2）两部分，表面张力的作用就 M N f1 f2 表现在分界线MN两侧以一定的力 互相作用着，f1表示液面（1）对 液面（2）的拉力，f2表示液面(2) 对液面（1）的拉力。这两个力都
与液面相切，与分界线MN垂直，而且 大小相等、方向相反。这就是液面上相 接触的两部分表面相互作用的表面张力。 由于作用在MN上的力是均匀分布的，因此表面张 力必定与MN的长度L成正比，用表示表面张力， 则有： f=aL 式中的比例系数α称为表面张力系数。α在数值 上等于沿液体表面垂直作用于单位长度直线（分 界线)上的表面张力。在SI制中，单位是Nm。 下面讨论一个测量液体表面张力系数的方法。取 金属框ABCD,框上有一根可自由滑动的金属 丝MN,如图。将金属框放入肥皂液中然后取出
与液面相切，与分界线MN垂直，而且 大小相等、方向相反。这就是液面上相 接触的两部分表面相互作用的表面张力。 由于作用在MN上的力是均匀分布的，因此表面张 力必定与MN的长度L成正比，用f表示表面张力， 则有： f L = 式中的比例系数 α 称为表面张力系数。 α 在数值 上等于沿液体表面垂直作用于单位长度直线（分 界线）上的表面张力。在SI制中，单位是N·m-1 。 下面讨论一个测量液体表面张力系数的方法。取 一金属框ABCD，框上有一根可自由滑动的金属 丝MN，如图。将金属框放入肥皂液中然后取出
则框上形成液膜。破坏MN右侧的液膜， 则MN左侧液膜的拉力将使MN向左滑 动。设MN长为L,由于液膜有两个表面， 因此作用在M个N上的表面张力等于2αL。如果保持 MN不动（或匀速向右移动），就必须施加一个与 表面张力相反、大小相等的外力F,所以有 M M B =了OxT 或： N 测出F和L,便可由上式求出α的值。表面张力系 数与温度有关，温度升高，表面张力系数减小
则框上形成液膜。破坏MN右侧的液膜， 则 MN 左侧液膜的拉力将使MN向左滑 动。设MN长为L，由于液膜有两个表面， 因此作用在MN上的表面张力等于2αL。如果保持 MN不动（或匀速向右移动），就必须施加一个与 表面张力相反、大小相等的外力F，所以有 A B D N C M N’ M’ F Δx F L = 2 或： 2 F L = 测出F和L，便可由上式求出 α 的值。表面张力系 数与温度有关，温度升高，表面张力系数减小