什么叫表面张力

关于表面张力的概念与原理

多相体系中相之间存在着界面。通常，人们主要关注气-液、气-固界面，并将这些界面称为表面。

在界面上，分子受到的力与在相本体内的分子不同。例如，水内部的水分子受到周围水分子的作用力，使得合力为零。然而，表面的水分子受到上层空间气相分子的吸引力小于内部液相分子的吸引力，因此所受合力不等于零，且合力方向垂直指向液体内部。这种导致液体表面自动缩小的力称为表面张力。

表面张力是物质的特性，其大小与温度和界面两相物质的性质有关。例如，在293K下，水的表面张力为72.75×10^-3 N·m^-1，而乙醇为22.32×10^-3 N·m^-1，正丁醇为24.6×10^-3 N·m^-1。此外，水-正丁醇（4.1‰）的界面张力为34×10^-3 N·m^-1。

表面张力的定义及相关说明

1. 定义或解释

- 表面张力是促使液体表面收缩的力。

- 它是液体表面相邻两部分之间单位长度内互相牵引的力。

2. 单位

- 表面张力的单位常用牛顿（N）。

3. 说明

- 表面张力的方向与液面相切，并垂直于两部分的分界线。

- 表面张力是分子力的一种表现，主要发生在液体和气体接触的边界部分。

- 液体内部的分子紧挨着，分子间保持平衡距离。表面层的分子由于受力不均，导致它们具有收缩的趋势。

- 表面张力的大小与分界线的长度成正比，可表示为F=σL或σ=F/L，其中σ为表面张力系数，单位常用dyn/cm。

- 表面张力系数与液体性质有关，与液面大小无关。

表面张力在自然界中的应用

在自然界中，表面张力现象随处可见。例如，露水总是尽可能呈球形，某些昆虫能够利用表面张力在水面上漂浮。

表面张力的实验

这是一个关于表面张力的小游戏。参与者轮流向盛满水的杯子中投放硬币，直到水溢出为止。硬币投放时需轻柔地进行，以观察表面张力的作用。