如果水没有了表面张力会怎样?如果全世界水的表面张力消失,,也就是水分子结合力消失,,那么水就蒸发了.,江河湖海统统消失.,地球变...
如果水没有了表面张力会怎样?
水的表面张力大家都知道,如果全世界水的表面张力都消失了,会产生怎样的后果?
水如何利用表面张力克服地心引力并作功?
水能够顺着直径很小的管径上升,例如水在植物中的提升。那么水提升的势能是从何转化而来的呢?二氧化硅分子与水分子之间在相距较远时是吸引力,相应的分子势能与两种分子较接近时相比更大,这样在拉起水柱的过程中,许许多多的水分子与二氧化硅分子的间距由大变小,各分子间的一部分分子势能不断释放出来就转化为水柱的重力势能。
水表面的弯月状在水柱上升过程中几乎没有改变,这说明与表面张力相应的水表面层中各部分之间的相对位移几乎为零,这也说明水表面张力没做什么功(要说它还是做了一点儿功,那就是在最开始,水面由平的变成弯月状,但此时表面张力做的是负功,反而要吸收一点儿能量!)。
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这要看管子是不是与水浸润的,浸润才会上升
在洁净的玻璃板上放一滴水银,它能够滚来滚去而不附着在玻璃板上.把一块洁净的玻璃板浸入水银里再取出来,玻璃上也不附着水银.这种液体不附着在固体表面上的现象叫做不浸润.对玻璃来说,水银是不浸润液体.
在洁净的玻璃上放一滴水,它会附着在玻璃板上形成薄层.把一块洁净的玻璃片浸入水中再取出来,玻璃的表面会沾上一层水.这种液体附着在固体表面上的现象叫做浸润.对玻璃来说,水是浸润液体.
同一种液体,对一种固体来说是浸润的,对另一种固体来说可能是不浸润的.水能浸润玻璃,但不能浸润石蜡.水银不能浸润玻璃,但能浸润锌.
把浸润液体装在容器里,例如把水装在玻璃烧杯里,由于水浸润玻璃,器壁附近的液面向上弯曲(图1乙),把不浸润液体装在容器里,例如把水银装在玻璃管里,由于水银不浸润玻璃,器壁附近的液面向下弯曲(图1甲).在内径较小的容器里,这种现象更显著,液面形成凹形或凸形的弯月面.
毛细现象把几根内径不同的细玻璃管插入水中,可以看到,管内的水面比容器里的水面高,管子的内径越小,里面的水面越高.把这些细玻璃管插入水银中,发生的现象正好相反,管子里的水银面比容器里的水银面低,管子的内径越小,里面的水银面越低.
浸润液体在细管里升高的现象和不浸润液体在细管里降低的现象,叫做毛细现象.能够产生明显毛细现象的管叫做毛细管.
液体为什么能在毛细管内上升或下降呢?我们已经知道,液体表面类似张紧的橡皮膜,如果液面是弯曲的,它就有变平的趋势.因此凹液面对下面的液体施以拉力,凸液面对下面的液体施以压力.浸润液体在毛细管中的液面是凹形的,它对下面的液体施加拉力,使液体沿着管壁上升,当向上的拉力跟管内液柱所受的重力相等时,管内的液体停止上升,达到平衡.同样的分析也可以解释不浸润液体在毛细管内下降的现象.
在自然界和日常生活中有许多毛细现象的例子.植物茎内的导管就是植物体内的极细的毛细管,它能把土壤里的水分吸上来.砖块吸水、毛巾吸汗、粉笔吸墨水都是常见的毛细现象.在这些物体中有许多细小的孔道,起着毛细管的作用.
有些情况下毛细现象是有害的.例如,建筑房屋的时候,在砸实的地基中毛细管又多又细,它们会把土壤中的水分引上来,使得室内潮湿.建房时在地基上面铺油毡,就是为了防止毛细现象造成的潮湿.
水沿毛细管上升的现象,对农业生产的影响很大.土壤里有很多毛细管,地下的水分经常沿着这些毛细管上升到地面上来.如果要保存地下的水分,就应当锄松地面的土壤,破坏土壤表层的毛细管,以减少水分的蒸发.
首先,大气压对水盆和玻璃管的压力是一定的,那么为什么玻璃管的水柱会高一点呢?这部分势能怎么来的?
其实是表面张力做功了,表面张力在容器中其实是作用在容器壁上的力,那么这种力会让容器壁对液体进行挤压,水盆太大因此这种挤压并没什么显著现象,但在玻璃管中,管子太细了,在这样细的空间里这种张力就足够能将一部分液体推挤到一个高度,而这个高度下的重力与张力平衡
值得注意的是,并不是只有张力才引起植物中水的上升,既然楼主提到植物了,那么就要注意:植物中的水分是由多方面因素影响的,其中最主要的是根的吸收作用——根由于内外溶液浓度不同而吸收水分,这种浓度差就是一个无形的作用力,将水不断吸收进来;第二,植物的蒸腾作用,也导致植物枝叶部分压力减小,能将水分拽上来。
说说水的表面张力
我们都知道杯子满了以后水会沿着杯壁往下流,这是很自然的事,但细心的你也许同样也能发现,在杯子将满未满的时刻,水平面会一点一点地升高,在高过玻璃杯沿的时候,水仍未落下,水的表面却像涨起的气球一样,随着水的一点点增加,慢慢地变得丰盈起来,在高过杯沿一定的程度的时候,才像承受不住似的,哗啦一下流下杯壁。这时候你再仔细回想水将落未落时的状态,水面像紧紧缚着一层水膜,拉着水不让它流下去,是的,这就是液体的表面张力。
这种表面张力究竟是怎么一回事呢?我们知道,水的内部其实是由无数的水分子组成的,它们有两种基本的运动状态,那就是相吸和相斥,它们处在无时无刻的运动中,当周围的温度高时,它们的运动就快,温度低一些,运动就相对慢,挨得太近了,它们就把对方挤开,离得远了,它们又反过来紧紧牵着手。但水面表层的分子们动得太活泼,许多都跃出了水面,这就使得水面表层的水分子要比水里其它部位的数量要少,这么一来,平衡就打破了,因为少,分子隔着很远,它们争先恐后地拉着对方,形成一种往里挤的力,里面的水越来越多,它们拉得越来越吃力,这个时候突破了临界点,水面再也支持不了了,这就使水哗啦一下地流了出来。
表面张力可以解释生活中的许多现象:雨后荷叶上滚动不去的水珠;清晨草叶上凝聚的露珠;水龙头下将滴未滴的水珠;夏天可以看见水黾在水面一跳一跳地滑行;小时候喜欢买泡泡水,一吹就会飞出一大串七彩的泡泡;当把针等重量轻的东西轻轻掷落水面时,会发现它们会长时间浮在水面,用手轻轻一推,就很快地沉下去了;两块干燥的玻璃叠在一起很容易分开,但是如果在玻璃之间加一些水,这时候你再试图去将它们分开,就不那么容易了。怎么样,是不是发现表面张力存在在生活的方方面面呢?
表面张力产生的一个重要现象是毛细现象。毛细现象是液体表面对固体表面的吸引力。毛细管插入浸润液体中,管内液面上升,高于管外,毛细管插入不浸润液体中,管内液体下降,低于管外的现象。那么什么是不浸润液体呢?举个例子,把一块干净的玻璃板浸入水银里再取出来,玻璃上不会附着水银,这时候,水银对玻璃来说,就是不浸润的液体。再举一个简单的自然界的例子,植物茎内有大量的纤维导管,通过这些导管,植物从土壤中汲取需要的水分。我们平时用纸巾擦干桌上的水迹,利用的就是毛细现象。纸巾内部有许多小细孔,作用形同细管。根据这一点,我们发明了各种钢笔等笔类文具。因为有毛细作用,笔水通过笔尖的细缝将笔水输送到笔尖。
细心观察,许多看似平凡的事物中都蕴藏着不凡的奥秘呢。
作者:熊文丹
本作品为“科普中国-科学原理一点通”原创 转载时务请注明出处
关于水的表面张力的问题
当一个物体浮在水面且在水面上突出了一小部分,当把物体按入水中知道物体最上面与水面齐平rn这时物体并不浮起来,题目说原因是水的表面张力,请高手解释一下要扩大一个一定体积的液体的表面,那么需要向这个液体作功。表面张力的定义为在扩大一个液体的表面时所作的功除以被增大的面积。因此表面张力也可以被看作是表面能的密度。液面由于跟气体接触,表面层里分子的分布要比液体内部稀疏些,也就是分子间的距离比液体内部大些.在表面层中,由于分子间的距离比较大,分子间的作用力就表现为引力.如果在液体表面任意划一条分界线MN,把液体表面分为左右两部分,那么,液面左侧的分子对液面右侧分子的作用力的合力为引力F1,液面右侧的分子对左侧分子的作用力的合力为引力F2,F1和F2大小相等方向相反.液面各部分之间这种相互吸引的力叫做表面张力.在表面张力作用下,液体表面有收缩到最小的趋势.
定义一对液体表面张力的概念是这样叙述的:液面上任一分界直线一边的表面层与另一边的表面层之间相互吸引的力,叫做表面张力.
液面上任一分界直线一边的表面层与另一边的液体(实际上是另一边厚度为二倍表面层厚度的表面双层)之间相互作用的力(尽效果为引力)在液面切向的分量,叫做表面张力.
要扩大一个一定体积的液体的表面,那么需要向这个液体作功。表面张力的定义为在扩大一个液体的表面时所作的功除以被增大的面积。因此表面张力也可以被看作是表面能的密度。
液体与气体相接触时,会形成一个表面层,在这个表面层内存在着的相互吸引力就是表面张力,它能使液面自动收缩。表面张力是由液体分子间很大的内聚力引起的。处于液体表面层中的分子比液体内部稀疏,所以它们受到指向液体内部的力的作用,使得液体表面层犹如张紧的橡皮膜,有收缩趋势,从而使液体尽可能地缩小它的表面面积。我们知道,球形是一定体积下具有最小的表面积的几何形体。因此,在表面张力的作用下,液滴总是力图保持球形,这就是我们常见的树叶上的水滴按近球形的原因。
表面张力的方向与液面相切,并与液面的任何两部分分界线垂直。表面张力仅仅与液体的性质和温度有关。一般情况下,温度越高,表面张力就越小。另外杂质也会明显地改变液体的表面张力,比如洁净的水有很大的表面张力,而沾有肥皂液的水的表面张力就比较小,也就是说,洁净水表面具有更大的收缩趋势。
,原来液体与气体相接触时,会形成一个表面层,在这个表面层内存在着的相互吸引力就是表面张力,它能使液面自动收缩。表面张力是由液体分子间很大的内聚力引起的.不光液体与气体之间的表面层,液体与固体器壁之间也存在着“表面层”,这一液体薄层通常叫做附着层,它也一样存在着表面张力。这一表面张力决定了液体和固体接触时,会出现两种现象:不浸润和浸润现象。水银掉到玻璃上,是呈现出球形,也就是说,水银与玻璃的接触面具有收缩趋势,这种现象为不浸润。而水滴掉到玻璃上,是慢慢地沿玻璃散开,接触面有扩大趋势,这种现象为浸润。水银虽然不能浸润玻璃,但是用稀硫酸把锌板擦干净后,再在板上滴上水银,我们将会看到,水银慢慢地沿锌板散开,而不再呈球形。所以说,同一种液体能够浸润某些固体,而不能浸润另一些固体。水银能浸润锌,而不能浸润玻璃;水能浸润玻璃,而不能浸润石蜡。
浸润和不浸润两种现象,决定了液体与固体器壁接触处形成两种不同形状:凹形和凸形。
41水的表面张力
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