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如何理解液体外观具有收缩趋势

WaterOff
2022-08-08 14:21:55

很多事实注解,液体的外观总是尽可能地缩小,也就是说液体外观具有收缩性。这种收缩的趋势是怎样形成的?可从力和能两方面理解。

1、外观层的特别情况。液体跟气体接触的外观形成一个薄层,叫做外观层,

外观层里的情况跟液体内部有所不同,在液体内部的分子一方面受到四周分子的吸引力,另一方面又受四周分子的推斥力,在分子间的距离保持肯定的斥力和吸力恰好平衡,距离较大即相吸,较小则相斥,假如某一分子因无意缘故原由向某一方向稍稍移动,就会因失去平衡而引起震荡。其实液体里的悉数分子都是在一直地震荡看的,并不是停驹在平衡位置不动的。当液体外观附近的分子由平衡位置向外活动时,它只受到内部分子的吸力(外部空气和蒸汽分子对它的斥力很小,不起明显作用),因此在他恢复到平衡位置的作用力就没有在液体内部的大,比较高速的分子就有可能冲出吸力范围,成为蒸汽分子,效果反而形成外观层里的分子分布比液体内部的分子分布稀少,如图所示。由于外观层里的分子分布比较稀少,分子间的距离就比较大,分子间相互作用也就改变。研究注解,在两分子之间的距离络微增长时,斥力和引力都要减小,但斥力减小得更快,效果破坏了原来的平衡状况而形成了相互吸引。假如在液体外观上同等条分界线,把液面分成甲乙两部分,如图所示;因为外观层中分子的引力,液面甲对液面乙有引力F的作用,液面乙对液面甲有引力F的作用,由于甲乙两部分液面中分子分布情况雷同,所以FF大小相称,方向相反。这种液体各部分间的相互吸引的力叫做外观张力。外观张力是促使液体外观收缩的力,或是液体外观抵抗伸张的力。可见液体的外观张力使液面具有收缩的趋势。

因为外观层里的分子分布比较稀少,分子间吸引力大于推斥力,所以外观层里的分子都受着指向液体内部的吸引作用,因此;假如要把液体分子从内部移到外观层去,就必须战胜这个拉力作功。这个力从分子通过外观层的下界面时开始发生作用,并随着分子接近液面而渐渐增大,反抗这个力所做的功变化成分子的势能,正如把石头从地面上举起时,反抗重力所做的功变化成石头的势能一样。因此;位于液体外观层中的每一个分子比起液体内部的分子来,也就具有较大的势能。外观层中悉数分子所具有的额外的总和,叫做外观能,它是内能的一种情势,液体的外观越大,具有较大势能的分子数也越多,因此;外观能也越大。

力学原理指出,物系在稳固平衡状况,它的势能值的最小值。或者说;一个物体在稳固平衡时,势能最小。例如,被举高的物体,假如没有力支撑它,便会向低处着落,也就是向势能较小的位置移动。同理,外观层中的分子,同样也有向势能较小位置移动的倾向。因此;肯定质量的液体处于稳固平衡时,它的外观能才可能减小。因此;液体的外观要尽可能地收缩,直到外观积最小时为止。而且几何学告诉我们,围困肯定体积的各种外观,以球面的面积为最小。所以;除了液体内部的分子相互作用力以外,假如没有外力作用,液体必将形成球状。

 

 

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