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液体在不同固体表面上的表面张力(液体表面现象之曲面下的附加压强)

时间:2023-07-29 作者: 小编 阅读量: 1 栏目名: 生活百科

液体表面现象之曲面下的附加压强液体表面层相当于一个拉紧的弹性膜,若液体表面为曲面,则表面张力有拉平液面的趋势,从而,对液体产生附加压强附加压强的方向由表面张力的方向确定,大小可用液面内外的压强差来表示研究球形液面内外压强差的大小,。

液体表面层相当于一个拉紧的弹性膜,若液体表面为曲面,则表面张力有拉平液面的趋势,从而,对液体产生附加压强。附加压强的方向由表面张力的方向确定,大小可用液面内外的压强差来表示。

研究球形液面内外压强差的大小,如图,

在液面处隔离出一个球帽状的小液块,分析其受力情况,可以看出,小液块受到三部分力的作用,一部分力是通过小液块的边界线作用在液块上的表面张力,处处与该边界线垂直,并与球面相切,第二部分是液体内外的压强差产生的作用于液块底面向上的压力,第三部分是小液块的重力,他比前两部分力要小得多,可以忽略不计。

设球型液面半径为R单位长度液体表面的张力为T(大小即为液体的表面张力系数α),各量关系见图,T的垂直向下分量为Tsinθ,则小液块边界线所具有的总张力向下分量为:2πRsinθ×αsinθ=α×2πRsin²θ

若液体内外的压强差用△p表示,则小液块所受的向上压力为:△P×πR²sin²θ

这两部分力方向相反,在平衡时它们的大小应该相等,所以:

α×2πRsin²θ=△P×πR²sin²θ

化简后:

拉普拉斯公式

上式称为球形液面的拉普拉斯公式。其对于凸凹的球形液面都是适用的,如果液面是凸的,△p取正值,说明页面内的压强比页面外的压强大,如果液面是凸的,△p取负值说明液面内的压强小于液面外的压强。

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