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液体的特征

液体是物质的“中间”状态。液体的密度比气体大,但比固体小。与气体相同,液体也易于流动,因此需要用容器来保存。

组成液体的分子可以自由移动,因此液体没有固定的形状——液体的形状随容器形状的变化而变化。和气体不同,盛液体的容器并不需要封盖来防止液体外溢,而另一个不同点则是液体不能被压缩,也就是说,增加对液体的压力并不能使液体的体积减小。但是,液体会对容器壁、容器底和处于该液体中的物体产生压力,该压力的大小取决于液体的密度和物体所处的深度——物体所处的深度越大,受到的压力就越大。

毛细现象

毛细管中弯液面的形状(凹或凸)取决于液体的密度和液体浸润玻璃的能力。水在毛细管中形成的弯液面是凹液面(向下弯曲),而水银在毛细管中形成的弯液面则是凸液面(向上弯曲)。

水是地球上最常见的液体。图为一架消防飞机正在向着火的森林洒水,试图将火扑灭。

液体的另一个重要属性是黏度(viscosity),黏度是衡量液体黏性程度的指标。机油和糖浆都是黏稠液体,流动十分缓慢。而水和酒精的黏度则小得多,易于流动——这是因为水和酒精中的分子比机油和糖浆中的分子更容易发生相对滑动。

表面张力和毛细管

液体表面的分子相互吸引,于是产生了表面张力,这种力使液体表现得就好像在液面上有一层弹性“皮肤”一样。表面张力可以让绣花针漂浮在水面上,也可以让一些昆虫(如水黾)在水面上“行走”。同样是因为有表面张力,水中的气泡和小液滴才是球形的。

表面活性剂也被称作“润湿剂”,它可以降低表面张力。洗涤剂便是一种表面活性剂,将洗涤剂加入浸泡着衣物的水中,可以让水更容易“钻”进衣物的孔隙中,从而将藏在孔隙里的污垢冲走。

表面张力的另一个特征是毛细现象,也叫“毛细作用”。正是毛细现象使得吸墨纸和海绵能够快速吸水。将一根毛细管垂直插入液体中,我们便可以观察到毛细现象。对于水这样的液体来说,玻璃管中的水会沿着管壁往上爬升。如果你仔细观察玻璃管中的液面,你会发现它是弯曲的——玻璃管两侧的液面和中间的液面不在一条线上,这种弯曲的液面被叫作“弯液面”。如果液体是水,那么弯液面是下凹的,但如果是像水银这样密度大的液体,那弯液面就是上凸的——液面中心比边缘高。

科学词汇

毛细现象: 也叫“毛细作用”,是表面引力引起的与表面流动及液面平衡形状有关的表面现象。

弯液面: 液体在毛细管中的表面弯曲形状,是由毛细作用引起的。

表面张力: 使液体表面具有类似弹性“皮肤”效果的力。

小实验
散点滑石粉

我们知道,水的表面好像有一层弹性“皮肤”,足以支撑水黾和其他水生昆虫在水面上“行走”。但是,如果你拉伸水的这层弹性“皮肤”,那漂浮在水面上的物体会如何呢?

实验步骤

找一个浅口大碗,确保它非常干净,然后装满水。当水面静止时,在水面上撒一点滑石粉。用你的手指尖蘸一小滴洗涤剂,在水面中心位置轻轻地碰触水面,你会看到滑石粉立刻从手指碰触点向碗的边缘扩散开来。

洗涤剂会破坏水的表面张力,使其不再能支撑粉末颗粒。在这个实验中,靠近碗边的水的表面张力没有被破坏,因此水表面的那层弹性“皮肤”会迅速收缩到碗的边缘,同时带走水面上的滑石粉——看起来就像是你的手指尖把这些滑石粉推开了。如果想要重复这个实验,你需要将碗中所有的洗涤剂清洗掉并把碗完全擦干。

蘸一滴洗涤剂,然后碰触水的表面,你就会看到水面上的滑石粉向四周散开。 QA3gO2v57jLA2QBxtMb8eO5UuwpK3lPduZeMkVJnr56jWojNQ6jCUUYaXw1LYxmo

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