今天依然讲第一部分:液体的表面性质。
当液体与气体以及液体与气体、固体有交界面是,即当出现液体的自由表面时,液体的表面性质必须考虑,重要的是液体的表面张力以及由表面张力引起的毛细现象。
2、毛细现象
液体分子之间相互制约的引力称为内聚力。液体分子和固体分子之间的引力称为附着力。
当液体和固体壁面接触时,若内聚力小于附着力,液体将在固体壁面上伸展开来,湿润固体壁面,称为浸润现象。比如,水在玻璃壁面上将出现浸润现象。
当内聚力大于附着力时,液体将缩成一团,不湿润固体壁面。水银和玻璃接触时,便出现这种现象。
内聚力和附着力之间的上述关系,可以用来解释在毛细管、微小缝隙中液体上升或下降的现象——毛细现象。
如图1(a)所示,将细玻璃管插入水中,由于附着力大于内聚力,出现浸润现象,表面张力将使管内的液面成上凹的曲面,并牵引液面上升一段距离。
如图1(b)所示,将细玻璃管插入水银中,由于内聚力大于附着力,表面张力的作用下将使管内液面呈上凸的曲面,并牵引液面下降一段距离。
图1 毛细管中液面的上升和下降现象
以上就是毛细现象的本质原理。在生活中,毛细现象很多,比如吸水纸可以把水吸走,水可以在土壤缝隙中上升到地下水位以上,水可以从树根沿着树干上升到树梢等,都是毛细管在起作用。
做一个小总结,表面张力和毛细现象的本质都是分子力之间大小关系的体现,在注册岩土专业考试当中,这两个知识点大多会出现在第一天的选择题中,但是,深刻理解这两个知识点,对案例某些题的理解也有很大帮助,所以,务必要理解,从本质理解。
敬请关注下一个知识点——流体静力学。
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