【阅前提示】本篇出自『数理化自学丛书6677版』，此版丛书是“数理化自学丛书编委会”于1963-1966年陆续出版，并于1977年正式再版的基础自学教材，本系列丛书共包含17本，层次大致相当于如今的初高中水平，其最大特点就是可用于“自学”。当然由于本书是大半个世纪前的教材，很多概念已经与如今迥异，因此不建议零基础学生直接拿来自学。不过这套丛书却很适合像我这样已接受过基础教育但却很不扎实的学酥重新自修以查漏补缺。另外，黑字是教材原文，彩字是我写的注解。

【山话嵓语】『数理化自学丛书』其实还有新版，即80年代的改开版，改开版内容较新而且还又增添了25本大学基础自学内容，直接搞出了一套从初中到大学的一条龙数理化自学教材大系列。不过我依然选择6677版，首先是因为6677版保留了很多古早知识，让我终于搞明白了和老工程师交流时遇到的奇特专业术语和计算模式的来由。另外就是6677版的版权风险极小，即使出版社再版也只会再版80年代改开版。我认为6677版不失为一套不错的自学教材，不该被埋没在故纸堆中，是故才打算利用业余时间，将『数理化自学丛书6677版』上传成文字版。

第五章液体的性质

【山话||  本系列专栏中的力单位达因等于10⁻⁵牛顿；功的单位尔格等于10⁻⁷焦耳；热量的单位卡路里等于4.186焦耳。另外这套老教材中的力的单位常用公斤，如今是不允许的，力是不能使用公斤为单位的。】 

§5-1液体的特征

【01】液体在自然界中的分布很广（地球表面的十分之七为水所覆盖），并且在工程技术中得到了广泛的应用。因此，除了已经学过的液体和气体共同具有的力学性质以外，还必须初步认识一下液体所特有的一些性质。

【02】在本书的第一章中已经讲过，液体的性质介于气体和固体之间。它的主要特征是：具有大致固定的体积，富于流动性，并具有自由表面。

【03】由于液体的各部分在受到很小的力作用时也很容易移动，所以，只有当液体表面和它所受到的作用力垂直时，液体才能静止不动。事实上，如果在某一瞬时，作用于液面上的力 F（少量液体 A 的重量）跟液面成某一角度，那么可以把此力分成为两个分力（图5·1），一个是垂直于液面的分力 F₁，另一个是沿液面切线方向上的分力 F₂  。力 F₂ 无论怎样小，总是可以使液体 A 沿液面移动，从而改变液面的形状，直到 F₂ 消失时，也就是作用力跟液面垂直时才停止。

【04】大湖和海洋的水面都是弯曲的，并呈球形表面，或者更确切地说，是椭球形表面。这是因为与作用于水面上各点的重力相垂直的面是椭球形的缘故。通常容器中的液体，因为受到竖直的重力作用，所以表面为水平面【山注||  这一段的意思时，地球是球型，因此湖平面和海平面上各处由于重力的方向是指向地球心，因此呈现出球形表面】。

【05】但是，如果没有重力和任何其他外力作用时，液面将会产生怎样的一种现象呢？我们知道，小液滴往往呈球状，例如荷叶上的小水珠、树叶上的露珠都接近于球状。

【06】在水平的玻璃板上，大的水银滴呈扁平形状，而小的水银滴却是球形的（图5·2）。这是因为大的水银滴的重量比较大，它的形状受到重力的影响也比较显著，因而成为扁平形状；而小的水银滴的重量很小，它的形状几乎不受重力的影响，所以成为球状。如果在小水银滴上放一块玻璃片，那么，小水银滴由于受到了玻璃片重量的影响也会变成扁平的。相反，如果我们设法消除液体的重量对它本身所固有的形状的影响，那么可以预料，即使是大量的液体，它的形状也会成为球状。让我们来看一下下面的实验。

【07】把水和酒精混合在一起，使混合液的比重和橄榄油的比重相等。然后把橄榄油滴入混合液中，这时可以看到，混合液里的橄榄油形成球状。而且非但小油滴形成球状，连由小油滴结合而成的大油滴也形成球状（图5·3）。

【08】根据阿基米德定律，油滴所受的浮力等于它所排开混合液的重量。现在由于混合液的比重等于橄榄油的比重，所以油滴本身的重力和它所受的浮力恰好平衡。这样，我们就消除了重力对油滴形状的影响。

【09】因此，当我们说：“液体没有一定的形状”时，仅对主要受到重力作用的大量液体而言。少量的液体，或不受重力影响的大量液体，在本身内力的作用下都具有一定的形状，那就是球状。

【10】几何学告诉我们：体积相同而形状不同的物体，以球形物体的表面积为最小。由此可见，液体的自由表面有收缩到最小面积的趋势。

【11】为什么会产生这种现象呢？下面我们根据“分子运动论”的基本原理来加以说明。

习题5-1

1、液体的最基本的特征是什么？

2、为什么大量液体的表面总是呈水平面形状的？

3、如果我们能够消除重力对液体的影响，那末液体将呈现出怎样的形状？这一现象显示了液体表面的什么特性？