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第二章 固体与液体
第2节 表面张力和毛细现象
1.知道液体的表面张力，了解表面张力形成的原因。
2.了解浸润和不浸润现象，知道毛细现象及形成的原因。
3.了解液晶的主要性质 ，知道液晶在显示技术中的应用。
水黾可在水面上行走，如履平地
回形针可漂于水面
水滴在蜡纸上近似球形，可来回滚动而不会附着在蜡纸
水滴在洁净的玻璃上不仅不收缩成球形，还会沿着玻璃面向外扩展。
现象背后有什么规律呢？
现象:松手后，滑杆被拉回，肥皂膜面积缩小
现象:棉线圈被绷紧，拉成一个圆，肥皂膜面积缩小。
液体表面具有收缩的趋势。
结论:
在液体内部，分子完全被其他分子包围，分子间的距离几乎等于分子力平衡的距离，分子间的作用力约为零。
液体与气体接触的表面存在一个薄层，即表面层。表面层分子的分布比液体内部稀疏，分子间的距离略大于分子力平衡的距离，分子间的作用力表现为引力。
由于表面分子之间的引力作用，A、B两部分的液体之间就有相互作用，A部分对B部分的引力为FA,使分界线OO'向A部分收缩；B部分对A部分的引力为FB,使分界线OO'向B部分收缩。FA和FB大小相等、方向相反。
假想一条分界线OO'将液面分割成A、B两部分。
知识点一：表面张力
1.液体表面各部分间的相互引力，称为表面张力
2.力的方向：总是跟液面相切，且与分界面垂直
3.表面张力使液体表面绷紧，液体就像被一层绷紧的弹性膜覆盖着。
由于表面张力的作用，液体表面总有要收缩到表面积最小的趋势，所以雨滴、奶滴、油滴等液滴的外形就近似呈现球形；若重力的影响明显，其外形就呈现为椭球形；在完全失重的环境下，液滴能收缩成标准的球形。
2013年我国航天员在“天宫一号”进行世界瞩目的太空授课，其中的水球便是球形（图2-18），展示了失重环境下液体表面张力的特性。
液体和固体间的接触面又会出现怎样的现象呢？
思考
现象:在洁净玻璃上的水滴扩展形成薄层，附着在玻璃上并把玻璃浸湿。
现象:在蜡纸上的水滴可来回滚动而不会扩展成薄层附着在蜡纸上
水滴在玻璃上
水滴在蜡纸上
1.浸润：液体润湿某种固体并附着在该固体表面上的现象称为浸润。
2.不浸润：液体不润湿某种固体也不附着在该固体表面上的现象称为不浸润。
水银浸润铅，不浸润玻璃
水浸润玻璃，不浸润蜂蜡或石蜡
水浸润玻璃
水银不浸润玻璃
知识点二：浸润与不浸润
3.对浸润和不浸润的理解
(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吸引力时，附着层内液体分子比液体内部分子稠密，附着层中分子之间表现为斥力，具有扩展的趋势，这时表现为液体浸润固体。
(3)不浸润的成因:
当固体分子吸引力小于液体内部分子吸引力时，附着层内液体分子比液体内部分子稀疏，附着层中分子之间表现为引力，具有收缩的趋势，这时表现为液体不浸润固体。
把水装在玻璃管里，由于水浸润玻璃，器壁附近的液面沿器壁向上扩展，水面呈凹面。把水银装在玻璃管里，由于水银不浸润玻璃，器壁附近的液面沿器壁下移，水银面呈凸面。
在日常生活中，有时我们希望液体浸润固体。
4.应用与防止
例如，毛巾都是用能被水浸润的织物做成的；洗衣服使用的合成洗涤剂内加有能浸润油污的物质，在洗涤过程中能带走衣物上的油污。
有时我们不希望液体浸润固体。
例如，在生产雨伞时，就应尽量选择不容易被雨水浸润的布料，以便更好地防水。
水在玻璃管中会出现凹面，水银在玻璃管中会出现凸面。如果减小或增大玻璃管的内径，管内的水和水银将会出现怎样的现象呢？
内径不同的细玻璃管插入不同的液体中
实验现象
几根内径不同的细玻璃管插入水槽中，水面呈凹面；管内水面比容器内水面高，管内径越小，水面越高。
把细玻璃管插入水银槽中，发生的现象则正好相反，水银面呈凸面；管内水银面比容器内水银面低，管内径越小，水银面越低。
知识点三：毛细管现象
1.浸润液体在细管里上升的现象和不浸润液体在细管里下降的现象，称为毛细现象。能发生毛细现象的管称为毛细管。
浸润液体与毛细管内壁接触时，液体表面弯曲，呈凹形。表面张力的收缩作用总是力图使凹形表面的面积缩小，形成向上的作用力，对液体产生向上的提拉作用，于是管内液体上升，直到表面张力向上的提拉作用与管内升高的液柱所受的重力达到平衡时，管内液体才停止上升，稳定在一定的高度。
2.解释
不浸润液体在毛细管里下降则是由于表面张力的收缩作用总是力图使凸形表面的面积减小，形成向下的作用力，使液体向下运动而导致的。
3.生活中的毛细现象
红色液体通过植物的毛细管上升
墨汁上升
土壤里有很多像毛细管一样的细小孔道，土壤中的水分可沿着它们上升到地面。如果要保存土壤中的水分，就要把地表土壤锄松，破坏土壤表层的毛细管；如果想把地下的水分引上来，就需要保持土壤里的毛细管，还要使它们变得更细，这时就要压紧土壤。
土壤
纸张、棉花、毛巾、粉笔、木材、土壤、砖块等物体内部，有许多细小的孔道，起到毛细管的作用。
1.定义： 物理学中把这种既具有像液体那样的流动性和连续性，又具有像晶体那样的各向异性特点的流体，称为液晶。
2.特点
①既有液体的流动性质，
②又有晶体的某些电学和光学性质，
③分子在某些方向的排列比较整齐，具有各向异性。
液晶是介于固态和液态之间的一种物质状态。
知识点四：液晶
当温度进一步升高时，分子取向有序性也消失，完全进入无序的状态，变成液态
晶体、液晶和液体的分子排列示意图
液晶具有液体的流动性，但在低温时液晶会凝固成结晶态，不仅分子的取向是有序的，而且分子重心的位置也是有序的
当温度升高时，晶体中分子的热运动增强，使分子重心位置的有序性消失，转为液晶态
3.应用
①彩色液晶显示屏
②液晶在温度改变时会改变颜色。
随着温度的升高，色彩按红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫的顺序变化，温度下降时又按相反顺序变色，而且灵敏度很高，在不到1℃的温差内就可显出整个色谱。利用液晶的这种温度效应可探测温度。
③液晶在医学上可用来探查肿瘤。
在皮肤表面涂上一层液晶，因肿瘤温度与周围正常组织的温度不同，液晶就会显示出不同颜色。
④还可用液晶制造显示体温的帽子、显示气温的日历。
⑤还可用来探测微电路中的热点（短路处），检查制冷机的漏热等
1.关于液体表面张力，下列说法中正确的有(　　)
A.甲图中露珠呈球形，这是地球引力作用的结果
B.乙图中液体表面层分子间的距离大于液体内部分子间的距离，产生表面张力
C.丙图中水黾可以停在水面上，是由于水的浮力作用
D.丁图中液体表面张力方向与液面平行(相切)
BD
2.(多选)关于液晶，下列说法中正确的有(　　 )
A.液晶是一种晶体
B.液晶分子的空间排列是稳定的，具有各向异性
C.液晶的光学性质随温度的变化而变化
D.液晶的光学性质随外加电压的变化而变化
CD
3.下面说法正确的是(　　)
A.鸭子从池塘中出来，羽毛并不湿——不浸润现象
B.细玻璃棒尖端放在火焰上烧熔后尖端变成球形——表面张力
C.粉笔能吸干纸上的墨水——不浸润现象
D.布做的雨伞，虽然纱线间有空隙，却不漏雨水——毛细现象
AB

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