《流體力學毛細現(xiàn)象.ppt》由會員分享,可在線閱讀,更多相關(guān)《流體力學毛細現(xiàn)象.ppt(14頁珍藏版)》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。
1、1 二)、毛細現(xiàn)象 2.管內(nèi)液面上升(或下降)的高度 0 00 2 2 2 2 c o s , c o s . A B A C PP R P P g h P g h P P R h R r g R g r 其 中 1.毛細現(xiàn)象 由潤濕和不潤濕現(xiàn)象引起的,潤濕管壁的液體在細管里 升高,不潤濕管壁的液體在細管里下降的現(xiàn)象。 (1)液體潤濕管壁 CB A 毛細管剛插入水中時,管內(nèi)液面為凹 液面, PC = P0 ,PB < P0 , B、 C 為等高點, 但 PB< PC ,所以液體不能靜止,管內(nèi)液 面將上升,直至 PB =PC 為止,此時:
2、 h r R 細管稱毛細管。 2 22, 0 , , c o s . rR r h g R g r 完 全 潤 濕 (2)液體不潤濕管壁 毛細管剛插入水銀中時,管 內(nèi)液面為凸液面, PC = P0 , PB P0 , B、 C 為等高點,但 PB PC ,所 以液體不能靜止,管內(nèi)液面將下降, 直至找到等壓點為止,此時: 0 0 2 2 2 2 c os c os c os( ) c os A AC PP R P P gh P R h gR gr R R R r 其 中 CB A A 22, , , . c o
3、s rR r h g R g r 完 全 不 潤 濕 h r R 3 例 5 在一根豎直插入水中的毛細管中,水上升的 高度為 5.8 10-2m(設水對玻璃完全潤濕), 若將此管插入水銀中,水銀對玻璃的接觸角 138度,( 水 =7.3*10-2N/m, 汞 =7.3*10- 2N/m), 求:管中水銀下降高度。 22, 0 , , c o s . rR r h g R g r 完 全 潤 濕 2 2 c o sh g R g r 4 例 6 在內(nèi)半徑 r=0.3mm的細管中注水, 水在管的下端形成一個水滴,其形 狀可以認為是半徑 R
4、=3.0mm的球的 一部分。已知水的表面張力系數(shù) 水 =7.3*10-2N/m,設管內(nèi)彎曲液面的 曲率半徑與管內(nèi)半徑相同, 求 :管內(nèi)水柱高度。 0 0 3 2 2 2 1 1 5 .5 1 0 D C DC DC PP R PP r P P g h PP hm g g R r 5 五、懸著水和氣體栓塞現(xiàn)象 水沿土壤顆粒間隙形成的毛細管上升,叫毛細管上升 水。土壤中的毛細管起著分配、保持土壤中的水分作用。 土壤毛細管中存在的水叫 懸著水 ,其在土壤毛細管中能保 持的原因是: ghPP,PP,PP , R 2P,RR, ABABSASB SAB
5、 所以 由于如圖 一)、懸著水 當土壤溫度變化時,懸著水兩端 溫度不同,溫度高的一端 值 減 小,導致該端 Ps 減小,使 懸著水 向溫度低處移動 。 水分夜間向上移動 , 中午由表層向底層移動 . 7 舉例 : 病人輸液;潛水員由深 水上??;植物高溫下枯萎。 二)、毛細管的氣體栓塞現(xiàn)象 如圖,毛細管中有一段液體,液體左右兩端壓強相等 , 形成對稱的彎液面,欲使液柱向右移動, 則在左側(cè)加一壓 強 P,這時兩側(cè)液面形狀改變,右側(cè)曲率半徑增大 , 左 側(cè)曲率半徑減小,產(chǎn)生向左的附加壓強 差 來抵抗 P ,當 P 達到一定程度時,液柱才能移動。 當毛細管中有很
6、多氣泡, 則外加幾個大氣壓都不能使 液柱移動,形成栓塞 , 稱 氣 體栓塞現(xiàn)象。 P P P D P P 8 第三節(jié) 彎曲液面上的飽和蒸汽壓 一、蒸發(fā)和凝結(jié) 液體變成氣體的過程稱 汽化過程 。常溫下的汽化過程 稱 蒸發(fā) ,其逆過程稱 凝結(jié), 是氣體的 液化過程 。 從微觀角度看,動能大的分子從液面逸出,設其分子數(shù)為 n逸 , 從外面返回的分子數(shù)設為 n回 。 凝結(jié);)( 逸回 nn1 蒸發(fā);)( 逸回 nn2 飽和蒸汽壓。飽和蒸汽飽和(動平衡) 在密閉容器中,當)( 逸回 nn3 9 二、彎曲液面上的飽和蒸汽壓 1. 定性分析 (1) 微觀分析 凹
7、 液面的分子逸出時所需做 的功比平液面多,因為要克服斜 線部分液體分子的引力做功。單 位時間內(nèi)逸出凹液面的分子數(shù)小 于單位時間內(nèi)逸出平液面的分子 數(shù),所以凹液面上的飽和蒸汽壓 小于 平液面上的飽和蒸汽壓。 凸 液面的分子逸出時所需做的功比平液面少,因為不需 要克服斜線部分液體分子的引力做功。單位時間內(nèi)逸出凸液 面的分子數(shù)大于單位時間內(nèi)逸出平液面的分子數(shù),所以凸液 面上的飽和蒸汽壓 大于 平液面上的飽和蒸汽壓。 10 (2) 宏觀分析 壓小。,阻止蒸發(fā),飽和蒸汽凹液面: 外內(nèi) PP 壓大。,促進蒸發(fā),飽和蒸汽凸液面: 外內(nèi) PP 2. 定量分析 設彎曲液面上的飽和蒸汽壓為 :
8、平液面上的飽和蒸汽壓為 : CP CP (1) 凹液面 AB D CP CP h 0 ghPP CC 0 ghRP ghPPPP C DABC 2 gRh )( 0 2 RPP CC 2 0 0 11 (2) 凸液面 ghPP CC 0 ghRP ghPghPPP C DABC 2 gRh )( 0 2 RPP CC 2 0 0 B DA 0 CP CP h 彎曲液面上的飽和蒸汽壓 : 凹液面 : RRPP CC 22 0 0 0 凸液面 : RRPP CC 22 0 0 0 12 三、應用 暖云 冷云 混合云
9、 水蒸氣 凝結(jié) 雨 3.熏煙防霜凍 2. 云 1.人工降雨 水蒸氣 凝華 雪 13 液體表面性質(zhì)小結(jié) 一、表面張力 1. 表面張力 : f =l 2. 表面能 : SE DD 二、彎曲液面的附加壓強 1. 平液面 : 0PP 2.凸液面 : sPPP 0 3.凹液面 : sPPP 0 4.單球形液面 : R PP)()( R PP)()( 2 2 2 1 0 0 :如液中氣泡凹液面 :如氣中液滴凸液面 5.球形液膜 : RPP 4 外內(nèi) 14 三、潤濕與不潤濕 液體潤濕固體;,2 。液體完全潤濕固體,0 液體不潤濕固體;,2 。液體完全不潤濕固體, 四、毛細現(xiàn)象 (1)液體潤濕管壁 : gr c o s gRh 22 220 , , .R r h g R g r 完 全 潤 濕 : (2)液體不潤濕管壁 : gr c o s gRh 22 22, , .R r h g R g r 完 全 不 潤 濕 : 15 五、彎曲液面上的飽和蒸汽壓 (1) 凹液面 : RRPP CC 22 0 0 0 (2) 凸液面 : RRPP CC 22 0 0 0