正文 第三章 液體的表麵現象(2 / 3)

附加壓強的大小與液體表麵張力係數及彎曲液麵的曲率半徑有關。下麵以球形液麵為例來進行討論。周昂是半徑為廣的圓,則作用在段上的表麵張力為其方向與球相切,與周界平麵成角。由上式可知,尺愈小,液泡內外壓強差就愈大,這一點可用的簡單實驗來證明。在玻璃管兩端吹兩個直徑不同的肥皂泡力和當打開中間的活塞,使兩泡通氣時我們會看到小泡逐漸變小,大泡逐漸變大這就是由於小泡中空氣壓強比大泡大的緣故。

第三節表麵活性物質表麵吸附

一、表麵活性物質

液體表麵張力係數的大小與液體的純淨程度有密切的關係。例如,在純水中隻要加入少量肥皂液,便可使表麵張力係數大大減小。類似於肥皂那樣,能夠減小液體表麵張力係數(即降低表麵能)的物質,稱為表麵活性物質。水的表麵活性物質有膽鹽、肥皂、蛋黃素等。

表麵活性物質為什麼能減少液體表麵張力係數和降低表麵能呢?其原因在於,當表麵活性物質溶入液體之後,活性物質的分子與液體分子之間的引力小於液體本身分子間的引力,因此,位於表麵層中的液體分子所受到的趨向液體內部的力,大於表麵層中活性物質分子所受到的引力,結果液體分子大量地離開表麵層而進人液體內部,使表麵層中活性物質的濃度增大,表麵張力係數減小。表麵活性物質能夠使液膜穩定,因為當某處液膜由於液體的流動而變薄時,其中的表麵活性物質減少,表麵張力隨之增加,從而使這裏的液膜變厚而不至於破裂。

二、表麵吸附

當密度較小的液滴浮在另一種密度較大的液體的表麵上時,可能出現兩種情況:一種是液體不能以液滴形狀穩定存在,液體隻能在液體表麵上展布成一層薄膜;另一種是液體在液體表麵上能以液滴形狀穩定存在。這前一種現象,我們稱之為液體,對液體的表麵吸附。

表麵吸附現象是怎樣產生的呢?在液滴的圓周上的每一點,都有表麵活性物質和表麵吸附在肺的呼吸過程中起著重要作用,肺主要由肺泡組成,肺泡是氣體交換的場所人的肺泡總數大約為3億個,各個肺泡的大小不一,而且有些肺泡是相通的。由上節的討論可知.氣泡愈小則附加壓強愈大。

肺泡內壁被一層粘液所覆蓋,根據這個道理,會使肺泡在充氣時的附加壓強愈來愈小,排氣時的附加壓強愈來愈大,直至完全萎縮,這將使肺泡極不穩定。由於肺泡內壁分泌一種表麵活性物質(磷脂類物質),所以,它不僅可以將肺泡的表麵張力係數降低,使肺泡易於擴張通氣,而且還可以使肺泡的表麵張力係數隨肺泡的大小而變化。因為肺泡的內表麵活性物質的量是一定的,所以當肺泡的半徑增大時,其內表麵的活性物質的濃度相對減小,表麵張力及附加壓強因此而相對增加;反之,當肺泡的半徑及縮小時,活性物質的濃度相對增大,表麵張力及附加壓強都將相對減小。這樣,通過表麵活性物質調節著肺泡的表麵張力係數,可穩定大小不同的肺泡內的壓強,使大肺泡不致過分擴張,小肺泡不致完全閉合。吸氣時,肺泡不論大小都能同步增大,呼氣時都能同步減小,這樣肺才能有效地實現交換氣體的功能。