全球领先的表面张力仪测量技术——精确快速测量动静态表面张力

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液体表面张力是怎么来的?有什么意义?

来源:本站原创 浏览 393 次 发布时间:2019-08-02

通过相关资料,我想到了一个形象的例子。我们对橡皮筋十分熟悉,拉一拉橡皮筋手会感到一个收缩力,由此我们联想,橡皮筋合成的一块面往平面所有方向同时拉一拉,是不是平面每个方向都有个收缩力,那橡皮筋面叠加而成的橡皮筋体,如果往空间所有方向拉一拉,会不会空间每个方向都有个收缩力?肯定的。



那为什么水滴是球形呢?接下来就要建立表面张力的概念了,表面指的是分界面,分界面一般只有几个分子直径的大小,并且分子排列比较稀疏,对于一般的水气分界面来说,分界面以下内部的水分子排列紧密,对分界面有个拉力,而分界面以上外部的气体对分界面的拉力十分微弱,从而产生了一个向下的力,使得分界面有收缩的趋势,即水表面是跟橡皮筋类似的弹性膜,使得空气中的一滴水由于各个方向受到收缩力的作用而有收缩的趋势,而数学几何里知道一定体积下,球体的表面积最小,从而水滴会被缩成球形,从而受到最小的力,达到稳定状态。


简洁一点就是:液体与气体接触时形成一个表面层,液体表面层分子稀疏而液体内部分子密集,从而表面分子受到内部分子吸引作用,表层好似张紧的膜,具很好的收缩功能,最大缩小它的表面积以达位能最小,球形在一定体积下具有最小面积,因此在表面张力作用下缩小表面积的水滴则尽量保持球形。


表面张力应用很广泛,洗涤剂等表面活性剂就是根据表面张力的研究开发出来的。据此表面张力原理我想到了如果把分界面内部的水替换成土颗粒那不就可以比较好的理解非饱和土力学的基质吸力了吗?


液体表面张力是怎样形成的?


我们所处的环境存在气相,液相和固相,在各相接界的区域,则形成热力学性质不均一的界面区,这个区域被定义为界面层或表面层,表面层的厚度分为几个分子层,由于表面分子层受力的非均匀性,当一个分子由体相运动转移到表面时,就必须克服体相内部分子间的引力而向系统作功,其宏观表现为当温度、压力和组成一定时,这种表面面分子的受力不平衡,从而形成一个垂直于表面并指向内部的收缩趋势,在表面上形成收缩张力,假设在表面上做一分界边缘,则这种收缩张力将垂直于边缘并指向表面缩小的方向,收缩张力的大小应与边缘长度成正比,定义单位长度上的收缩张力为表面张力,也称界面张力


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