流体力学 液体的表面性质1.pptVIP

* EXIT * 人类的祖先在海洋里生活了40亿年。 EXIT * 人类在空气里也生活了700万年。 EXIT * 虽然生活在流体环境中，人们对一些流体运动现象却缺乏认识，比如： ：来自前部还是后部？ 汽车阻力 当时人们认为汽车高速前进时的阻力主要来自车前部对空气的撞击。 * 因此早期的汽车后部是陡峭的，称为箱型车，阻力系数CD很大，约为0.8。 EXIT * 实际上，汽车阻力主要取决于后部形成的尾流。 EXIT * 20世纪30年代起，人们开始运用流体力学原理，改进了汽车的尾部形状，出现了甲壳虫型，阻力系数下降至0.6。 EXIT * 50～60年代又改进为船型，阻力系数为0.45。 EXIT * 80年代经风洞实验系统研究后，进一步改进为鱼型，阻力系数为0.3。 EXIT * 后来又出现楔型，阻力系数为0.2。 EXIT * 90年代以后，科研人员研制开发了气动性能更优良的未来型汽车，阻力系数仅为0.137。 EXIT * 使重量超过3百吨，面积达半个足球场的大型民航客机，靠空气的支托像鸟一样飞行成为可能，创造了人类技术史上的奇迹。 EXIT * 时速达200公里的新型地效艇等，它们的设计都建立在水动力学，船舶流体力学的基础之上。 EXIT * 利用超高速气体动力学，物理化学流体力学和稀薄气体力学的研究成果，人类制造出航天飞机，建立太空站，实现了人类登月的梦想。 EXIT * EXIT /view/33328.htm * 第一章 液体的表面性质 * 液体的性质与其微观结构有关 液体没有一定形状，并具有流动性。 这是由于液体分子振动的平衡位置不固定，是近程有序，即在很小范围内在一短暂时间里保持一定的规则性。 液体具有一定的体积，不易压缩。 液体分子间距较气体小了一个数量级 ,为10-10 m，分子排列较紧密，分子间作用力较大,其热运动与固体相似 ,主要在平衡位置附近作微小振动。 概 述 由于液体分子间距小，分子间相互作用力较大，当液体与气体、固体接触时，交界处由于分子力作用而产生一系列特殊现象，即：液体表面现象。 * 主要内容和教学要求 表面张力 表面张力系数 弯曲液面的附加压强 毛细现象 平液面和弯曲液面的饱和蒸汽压 掌握表面张力系数，弯曲液面的附加压强，毛细现象，理解平液面和弯曲液面的饱和蒸汽压。 第一章 液体的表面性质 * 第一节 液体的表面张力 第二节 弯曲液面的附加压强 第三节 弯曲液面上的饱和蒸汽压 * 第一节 液体的表面张力 一、表面张力 1.现象： 说明：液面上存在沿表面的收缩力作用，这种力只存在于液体表面。 (2)液面像紧绷的橡皮膜具有弹性。 (1)液面有收缩到最小的趋势； 2.表面张力 (1)表面层：在液体与气体交界面，厚度等于分子有效作用半径R 的一层液体。 (2)表面张力：液体的表面层中有一种使液面尽可能收缩成最小的宏观张力。 * ①从分子运动论观点说明 分子作用球： 在液体内部任取一分子A ,以A为球心，以分子有效作用半径R 为半径作一球，称为分子作用球 。球内外分子对A 的作用力对称分布，合力为零。 (3)表面张力产生的原因 * 从表面层中任取一分子B，其受合力与液面垂直，指向液内，这使得表面层内的分子与液体内部的分子不同,都受一个指向液体内部的合力 。 在这些力作用下，液体表面的分子有被拉进液体内部的趋势。 在宏观上就表现为液体表面有收缩的趋势。 * 任何系统的势能越小越稳定，所以表面层内的分子有尽量挤入液体内部的趋势，即液面有收缩的趋势，这种趋势在宏观上就表现为液体的表面张力。表面张力是宏观力，与液面相切; f ⊥是微观力，与液面垂直。 ②从能量观点来分析 把分子从液体内部移到表面层，需克服 f ⊥ 作功;外力作功,分子势能增加,即表面层内分子的势能比液体内部分子的势能大，表面层为高势能区;各个分子势能增量的总和称为表面能，用E 表示。 * 我们想象在液面上画一条直线段，线段两侧液面均有收缩的趋势，即有表面张力作用，该力与液面相切,与线段垂直，指向各自的一方,分别用f 和f′表示，这恰为一对作用力与反作用力， f = - f′。 (4)表面张力系数 α为表面张力系数，数值上等于单位长度直线段两侧液面的表面张力，单位：N / m 。 由于线段上各点均有表面张力作用,线段越长,则合力越大。设线段长为l ,则：f =αl 。