?【閱前提示】本篇出自『數(shù)理化自學(xué)叢書6677版』，此版叢書是“數(shù)理化自學(xué)叢書編委會”于1963-1966年陸續(xù)出版，并于1977年正式再版的基礎(chǔ)自學(xué)教材，本系列叢書共包含17本，層次大致相當(dāng)于如今的初高中水平，其最大特點(diǎn)就是可用于“自學(xué)”。當(dāng)然由于本書是大半個世紀(jì)前的教材，很多概念已經(jīng)與如今迥異，因此不建議零基礎(chǔ)學(xué)生直接拿來自學(xué)。不過這套叢書卻很適合像我這樣已接受過基礎(chǔ)教育但卻很不扎實(shí)的學(xué)酥重新自修以查漏補(bǔ)缺。另外，黑字是教材原文，彩字是我寫的注解。

【山話嵓語】『數(shù)理化自學(xué)叢書』其實(shí)還有新版，即80年代的改開版，改開版內(nèi)容較新而且還又增添了25本大學(xué)基礎(chǔ)自學(xué)內(nèi)容，直接搞出了一套從初中到大學(xué)的一條龍數(shù)理化自學(xué)教材大系列。不過我依然選擇6677版，首先是因?yàn)?677版保留了很多古早知識，讓我終于搞明白了和老工程師交流時遇到的奇特專業(yè)術(shù)語和計算模式的來由。另外就是6677版的版權(quán)風(fēng)險極小，即使出版社再版也只會再版80年代改開版。我認(rèn)為6677版不失為一套不錯的自學(xué)教材，不該被埋沒在故紙堆中，是故才打算利用業(yè)余時間，將『數(shù)理化自學(xué)叢書6677版』上傳成文字版。

第五章液體的性質(zhì)

【山話||? 本系列專欄中的力單位達(dá)因等于10??牛頓；功的單位爾格等于10??焦耳；熱量的單位卡路里等于4.186焦耳。另外這套老教材中的力的單位常用公斤，如今是不允許的，力是不能使用公斤為單位的。】?

§5-1液體的特征

【01】液體在自然界中的分布很廣（地球表面的十分之七為水所覆蓋），并且在工程技術(shù)中得到了廣泛的應(yīng)用。因此，除了已經(jīng)學(xué)過的液體和氣體共同具有的力學(xué)性質(zhì)以外，還必須初步認(rèn)識一下液體所特有的一些性質(zhì)。

【02】在本書的第一章中已經(jīng)講過，液體的性質(zhì)介于氣體和固體之間。它的主要特征是：具有大致固定的體積，富于流動性，并具有自由表面。

【03】由于液體的各部分在受到很小的力作用時也很容易移動，所以，只有當(dāng)液體表面和它所受到的作用力垂直時，液體才能靜止不動。事實(shí)上，如果在某一瞬時，作用于液面上的力 F（少量液體 A 的重量）跟液面成某一角度，那么可以把此力分成為兩個分力（圖5·1），一個是垂直于液面的分力 F?，另一個是沿液面切線方向上的分力 F?? 。力 F? 無論怎樣小，總是可以使液體 A 沿液面移動，從而改變液面的形狀，直到 F? 消失時，也就是作用力跟液面垂直時才停止。

【04】大湖和海洋的水面都是彎曲的，并呈球形表面，或者更確切地說，是橢球形表面。這是因?yàn)榕c作用于水面上各點(diǎn)的重力相垂直的面是橢球形的緣故。通常容器中的液體，因?yàn)槭艿截Q直的重力作用，所以表面為水平面【山注||? 這一段的意思時，地球是球型，因此湖平面和海平面上各處由于重力的方向是指向地球心，因此呈現(xiàn)出球形表面】。

【05】但是，如果沒有重力和任何其他外力作用時，液面將會產(chǎn)生怎樣的一種現(xiàn)象呢？我們知道，小液滴往往呈球狀，例如荷葉上的小水珠、樹葉上的露珠都接近于球狀。

【06】在水平的玻璃板上，大的水銀滴呈扁平形狀，而小的水銀滴卻是球形的（圖5·2）。這是因?yàn)榇蟮乃y滴的重量比較大，它的形狀受到重力的影響也比較顯著，因而成為扁平形狀；而小的水銀滴的重量很小，它的形狀幾乎不受重力的影響，所以成為球狀。如果在小水銀滴上放一塊玻璃片，那么，小水銀滴由于受到了玻璃片重量的影響也會變成扁平的。相反，如果我們設(shè)法消除液體的重量對它本身所固有的形狀的影響，那么可以預(yù)料，即使是大量的液體，它的形狀也會成為球狀。讓我們來看一下下面的實(shí)驗(yàn)。

【07】把水和酒精混合在一起，使混合液的比重和橄欖油的比重相等。然后把橄欖油滴入混合液中，這時可以看到，混合液里的橄欖油形成球狀。而且非但小油滴形成球狀，連由小油滴結(jié)合而成的大油滴也形成球狀（圖5·3）。

【08】根據(jù)阿基米德定律，油滴所受的浮力等于它所排開混合液的重量。現(xiàn)在由于混合液的比重等于橄欖油的比重，所以油滴本身的重力和它所受的浮力恰好平衡。這樣，我們就消除了重力對油滴形狀的影響。

【09】因此，當(dāng)我們說：“液體沒有一定的形狀”時，僅對主要受到重力作用的大量液體而言。少量的液體，或不受重力影響的大量液體，在本身內(nèi)力的作用下都具有一定的形狀，那就是球狀。

【10】幾何學(xué)告訴我們：體積相同而形狀不同的物體，以球形物體的表面積為最小。由此可見，液體的自由表面有收縮到最小面積的趨勢。

【11】為什么會產(chǎn)生這種現(xiàn)象呢？下面我們根據(jù)“分子運(yùn)動論”的基本原理來加以說明。

習(xí)題5-1

1、液體的最基本的特征是什么？

2、為什么大量液體的表面總是呈水平面形狀的？

3、如果我們能夠消除重力對液體的影響，那末液體將呈現(xiàn)出怎樣的形狀？這一現(xiàn)象顯示了液體表面的什么特性？