L03 Young–Laplace:压力跳跃来自曲率,方向来自法向约定

第 3 讲 · 表面张力与曲率 | Δp = p凹侧 − p凸侧 = σ(1/R₁ + 1/R₂);曲率中心所在一侧压力更高

① 两个主截面(R > 0:曲率中心在流体 A 内;R < 0:在流体 B 内)

圆的大小按 log|R| 示意(10 μm–1 mm)。球面 R₁ = R₂;圆柱面 R₂ = ∞;鞍面 R₁、R₂ 异号,可以出现 Δp = 0 而界面并不平。

② 狭缝中被推动的气泡:前后弯月面曲率不同 → 额外阻力

二维狭缝(高 h)中弯月面半径 R = h/(2cosθ)。气泡右移时:前端液体后退(θr),后端液体前进(θa)。下方曲线为沿程液体/气体压力(示意)。

③ 课堂追问

  • 半径 100 μm 与 1 mm 的球形水–空气界面,Δp 各多大?
  • 把 θa 调成等于 θr:气泡还需要额外推力吗?“净阻力 = 4σ/R”错在哪?
  • θ > 90° 时弯月面凹向哪边?前后压差的符号会变吗?
  • 真实矩形通道中气泡还有第二个主曲率(来自宽度方向),会怎样修正?