注册岩土土力学(注册岩土土力学哪个版本好)

导语：注册岩土专业考试必懂知识——流体力学（一）

注册岩土专业考试牵扯到流体力学的知识点并不多，而且都是基础知识，但是对于没有流体力学背景的同学，要理解确实有一些难度，尤其到基坑降水，大坝水头损失等有些知识点，要深刻理解就更有难度。

所以，从本篇起，本人开始写几篇有关流体力学知识面的文章，侧重于和岩土专业考试相关的，尽量通俗易懂，易于理解。

好，闲言少叙，开始。

今天开始讲第一部分：液体的表面性质。

当液体与气体以及液体与气体、固体有交界面是，即当出现液体的自由表面时，液体的表面性质必须考虑，重要的是液体的表面张力以及由表面张力引起的毛细现象。

1、表面张力

液体分子间吸引力的作用范围很小，大约在以3～4倍平均分子距为半径的球形范围内，并称该范围为影响球。影响球的半径r一般为10-8～10-6cm。

下面注意：当某分子距自由液面的距离大于或者等于r时，该分子收到周围分子的引力是相互平衡的，如图1的A、B所示；当某分子距自由液面的距离小于r时，由于自由液面另一侧气体分子的引力远小于液体分子的引力，球内诸分子作用在该分子上的引力便不能相互平衡，从而合成一个拉向液体内部的合力，如图1的C所示。

可以很容易的想到，在距液面小于r的范围内，所有液体分子均受到这样的力作用，其大小因为距液面的距离不同而不同，当液体分子处于自由表面时，合力达到最大值，如图1的D所示。

图1 近液面的分子受到的吸引力

液下厚度小于影响球半径的薄层称为表面层，表面层内所有液体分子都受到向下的吸引力，从而把表面层紧紧地拉向液体内部。所以层下的液体分子要进入表面层，都必须反抗这种力的作用，对这些分子做功。这些功便成了增加的表面层的自由能。因此，自由表面的增加便是表面自由能的增加，反之，当自由表面收缩时，必定有与收缩方向相反的拉力做负功，以使表面自由能相应减少。可见，自由表面处于拉伸状态。

单位长度上的这种拉力定义为表面张力，单位是N/m。

表面张力的大小和液体的种类有关，也随温度变化，温度升高，表面张力减小。另外，表面张力还和自由表面上的气体种类有关。表1列出了几种常见液体和空气接触时的表面张力，表2列出了1个标准大气压强（101325Pa）、不同温度时和空气接触的水的表面张力。

表1 几种常见液体的表面张力（20℃，与空气接触）

表2 水的表面张力

从表1我们看出，水银的表面张力最大，而且相对于水要大很多，这也与我们的直观认识相吻合，如果我们有过打碎水银温度计的经历，就会发现散落在地上的水银呈现出的状态是类似于一颗颗珠子的状态，圆溜溜的，而水显然不是，这就是表面张力的大小不同引起的。

毛细现象我们下次再说。

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