作者:荀彧 时间:2022-09-02 来源:互联网
表面张力,指的是液体表面层由于分子引力不均衡而产生的沿表面作用于任一界线上的张力。清晨凝聚在叶片上的水滴、水龙头缓缓垂下的水滴,都是在表面张力的作用下形成的。此外,水黾之所以能站在水面上,也是由于表面张力的作用。液体具有内聚性和吸附性,这两者都是分子引力的表现形式。内聚性使液体能抵抗拉伸引力,而吸附性则使液体可以黏附在其他物体上面。在液体和气体的分界处,即液体表面及两种不能混合的液体之间的界面处,由于分子之间的吸引力,产生了*其微小的拉力。假想在表面处存在一个薄膜层,它承受着此表面的拉伸力,液体的这一拉力称为表面张力。由于表面张力仅在液体自由表面或两种不能混合的液体之间的界面处存在,一般用表面张力系数σ来衡量其大小。σ表示表面上单位长度所受拉力的数值,单位为N/m。各种液体的表面张力涵盖范围很广,其数值随温度的增大而略有降低。在我们的日常生活中,雨后水滴在枝头悬而不落,水面稍高出杯口而不外溢等现象,都是表面张力作用的结果。液体的表面张力系数,是液体本身的一种性质,主要由液体本身决定。无机液体的表面张力系数比有机液体的表面张力系数大的多,也就是说液体表面张力系数跟液体的种类有关。水的表面张力系数72.8mN/m(20℃),已知的有机液体表面张力系数都小于水,含氮、氧等元素的有机液体的表面张力系数较大,含F、Si的液体表面张力系数*小。水溶液:如果含有无机盐,表面张力比水大;含有有机物, 表面张力比水小。
影响因素
表面张力的方向与液面相切,并与液面的任何两部分分界线垂直。表面张力仅仅与液体的性质和温度有关。一般情况下,温度越高,表面张力就越小。另外杂质也会明显地改变液体的表面张力,比如洁净的水有很大的表面张力,而沾有肥皂液的水的表面张力就比较小,也就是说,洁净水表面具有更大的收缩趋势[3]。
形成机理
比较液体内的分子A和液面分子B的受力情况。以分子力的有效力程为半径作以分子A为中心的球面(图1),则所有对分子A有作用的分子都在球面之内。选取一段较长的时间T(是分子两次碰撞之间的平均时间),由于对称,在这段时间内,各个分子对A的作用力的合力等于零。以分子B为中心的球面中的一部分在液体当中,另一部分在液面之外,这部分分子密度远小于液体部分的分子密度。如果忽略这部分分子对B的作用,则由于对称,CC'和DD'之间所有分子作用力的合力等于零;对B有效的作用力是由球面内DD'以下的全体分子产生的向下合力。由于处在边界内的每—个分子都受到指向液体内部的合力,所以这些分子都有向液体内部下降的趋势,同时分子与分子之间还有侧面的吸引力,即有尽量收缩表面的趋势。这种情况使流体的表面好像蒙在一个表面积比它大的固体外面的弹性薄膜。
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