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關于表面張力的說明分析

發布時間:2019-12-17      點擊次數:1612
  什么是表面張力?狹義地說,以水為例,每個水分子都以種種作用力與周圍的水分子相互吸引,這使水凝聚起來,成為液體;但是水面上的水分子沒有完整的周圍,它們只能和水面下的水分子強烈吸引,而與空氣吸引很弱,結果在水與空氣的交界上形成了一股指向內部的合力——就是表面張力。
 
  表面張力是分子力的一種表現。它發生在液體和氣體接觸時的邊界部分。是由于表面層的液體分子處于特殊情況決定的。液體內部的分子和分子間幾乎是緊挨著的,分子間經常保持平衡距離,稍遠一些就相吸,稍近一些就相斥,這就決定了液體分子不像氣體分子那樣可以無限擴散,而只能在平衡位置附近振動和旋轉。在液體表面附近的分子由于只顯著受到液體內側分子的作用,受力不均,使速度較大的分子很容易沖出液面,成為蒸汽,結果在液體表面層(跟氣體接觸的液體薄層)的分子分布比內部分子分布來得稀疏。相對于液體內部分子的分布來說,它們處在特殊的情況中。表面層分子間的斥力隨它們彼此間的距離增大而減小,在這個特殊層中分子間的引力作用占優勢。
 
  因此,如果在液體表面上任意劃一條分界線MN把液面分成a、b兩部分。F表示a部分表面層中的分子對b部分的吸引力,Fb表示右部分表面層中的分子對a部分的吸引力,這兩部分的力一定大小相等、方向相反。這種表面層中任何兩部分間的相互牽引力,促使了液體表面層具有收縮的趨勢,由于表面張力的作用,液體表面總是趨向于盡可能縮小,因此空氣中的小液滴往往呈圓球形狀。
 
  表面張力的單位通常為達因/厘米或者毫牛/米(達因是一種力的單位,1牛頓等于10萬達因),表示在單位距離上打破某一液體表面所需力的大小。大小取決于液體以及溫度等其他因素。例如,在20攝氏度時,水的表面張力(界面為水-空氣)為72.9達因/厘米,水銀表面張力(界面為水銀-空氣)為486.5達因/厘米。而在30攝氏度時,水銀的表面張力變為484.5達因/厘米。
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