有关表面张力的几个问题
表面张力是一种特殊的力，它是液体（纯净液体、溶液）性质的一种表现．从微观上看，表面张力是因液体麦面薄层（约10-9米，并非几何面）内分子间的相互作用，它不同于液体内部分子间的相互作用，从而使液体表面层具有一种特殊性质．表面张力是分子力的一种宏观表现，在内聚力的作用下，表面层液体分子的移动总是尽量地使表面积减小．在液体表面形成一层弹性薄膜，这样便出现了表面张力．表面张力起源于分子引力，从其作用效果来看，它属一种拉力．
不同液体表面张力不同，是由于它们有不同的摩尔体积、分子极性和分子力．分子间作用力越大，密度越大，越不容易蒸发的液体，其表面张力越大，比如：水分子是由氢键缔合的，因此水的表面张力较大．液态汞原子是由金属键缔合的，其表面张力更大．一般液体表面张力系数约为40×10-3N／m左右．
液体能否浸润固体，与其表面张力有关．表面张力系数小者（30×10-3N／m左右），几乎能浸润一切固体；水的表面张力系数较大．它只能浸润某些固体．汞的表面张力系数更大，则仅能浸润某些金属．
表面张力系数是表征表面张力大小的物理量，是讨论液体表面现象、了解液体性质的重要物理参量．它与温度、压强、密度、纯度、气相或液相组成以及液体种类等有关，通常，密度小、容易蒸发的液体其表面张力系数较小．液氢、液氦的表面张力系数很小，汞则很大．
水表面张力介绍 表面张力 表面张力，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。通常，处于液体表面层的分子较为稀薄，其分子间距较大，液体分子之间的引力大于斥力，合力表现为平行于液体界面的引力。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。 1基本信息 多相体系中相之间存在着界面（interface）。习惯上人们仅将气-液，气-固界面称为表面(surface）。 表面张力，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。将水分散成雾滴，即扩大其表面，有许多内部水分子移到表面，就必须克服这种力对体系做功——表面功。显然这样的分散体系便储存着较多的表面能(surface energy）。 2相关数据 在293K下水的表面张力系数为72.75×10-3N·m-1，乙醇为22.32×10-3N·m-1，正丁醇为24.6×10-3N·m-1，而水-正丁醇（4.1‰）的界面张力为34×10-3N·m-1。 表面张力的测值通常有多种方法，实验室及教科书中，通常采用的测试方法为最大气泡压法。由于其器材易得，操作方法相对易于学生理解表面张力的原理，因而长期以来是教学的必备方法。 作为表面张力测试仪器的测试方法，通常有白金板法（du Nouy method)\白金环法（Wilhelmy plate method)\悬滴法\滴体积法\最大气泡压法等。 3测定方法 (1)表面张力法。表面张力测定法适合于离子表面活性剂和非离子表面活性剂临界胶束浓度的测定，无机离子的存在也不影响测定结果。在表面活性剂浓度较低时，随着浓度的增加，溶液的表面张力急剧下降，当到达临界胶束浓度时，表面张力的下降则很缓慢或停止。以表面张力对表面活性剂浓度的对数作图，曲线转折点相对应的浓度即为CMC。如果在表面活性剂中或溶液中含有少量长链醇、高级胺、脂肪酸等高表面活性的极性有机物时，溶液的表面张力-浓度对数曲线上的转折可能变得不明显，但出现一个最低值(图2—15)。这也是用以鉴别表面活性剂纯度的方法之一。 (2)电导法。本法仅适合于表面活性较强的离子表面活性剂CMC的测定，以表面活性剂溶液电导率或摩尔电导率对浓度或浓度的平方根作图，曲线的转折点即CMC。溶液中若含有无机离子时，方法的灵敏度大大下降。 (3)光散射法。光线通过表面活性剂溶液时，如果溶液中有胶束粒子存在，则一部分光线将被胶束粒子所散射，因此测定散射光强度即浊度可反映溶液中表面活性剂胶束形成。以溶液浊度对表面活性剂浓度作图，在到达CMC时，浊度将急剧上升，因此曲线转折点即为CMC。利用光散射法还可测定胶束大小(水合直径)，推测其缔合数等。但测定时应注意环境的洁净，避免灰尘的污染。 (4)染料法。一些有机染料在被胶团增溶时。其吸收光谱与未增溶时发生明显改变，例如频那氰醇溶液为紫红色，被表面活性剂增溶后成为蓝色。所以只要在大于CMC的表面活性剂
水的表面张力 表面张力是一种特殊的力，它是液体（纯净液体、溶液）性质的一种表现．从微观上看，表面张力是因液体麦面薄层（约10-9米，并非几何面）内分子间的相互作用，它不同于液体内部分子间的相互作用，从而使液体表面层具有一种特殊性质．表面张力是分子力的一种宏观表现，在内聚力的作用下，表面层液体分子的移动总是尽量地使表面积减小．在液体表面形成一层弹性薄膜，这样便出现了表面张力．表面张力起源于分子引力，从其作用效果来看，它属一种拉力． 液体表面具有收缩趋势的微观解释 从力的角度分析：由于液体表面层分子显著地受到液体内部分子引力的作用（这其间也存在着分子斥力，只是分子引力占了优势）．表面层外气体或其它液体分子的作用很小．于是，表面层内分子受力上、下不均，所以表面层分子仅受到了一指向液体内部的合引力，这一引力导致了表面层分子有向液体内部运动的趋势，宏观上便表现出液体表面具有自动收缩的趋势． 从能量的角度分析：由于液体表面层内出现了一个指向液体内部、自液面而下逐渐增强的分子引力场．液体分子由液体内部进入分子引力场，需要外力做功，其分子势能将增大（类似重力场中举起重物），而液体分子由表面进入液体内部，其势能会减小（类似重力场中下落物体）．因任何物体的势能总有减小的倾向，以便使其稳定（势能最小原理），所以表面层的分子总想进入液体内部以获得“安稳”，从而使表面层分子的总势能尽可能减小．这一趋势宏观上使表面积趋于减小，即液面具有自动收缩的趋势． 表面张力和分子引力联系的解释 众所周知，表面张力及其形成和分子引力有着密切的关系．那么，与液面共面相切的宏观力——表面张力，和垂直液面指向液体内部的微观力——分子引力合力，二者的联系如何理解？ 如前所述，液体表面层的分子因受到指向液体内部的拉力——分子引力的作用．表面层分子总要尽可能地向液体内部钻．这样一来，宏观上整个液面就会处在一种张紧的状态，表面上出现张力，即和液体表面共面且相切的表面张力．分子引力、表面张力的联系可用下面的事例说明类比：一直位于水平面上的小车，通过一个定滑轮在垂直向下的拉力作用下，该车上便会有一沿水平方向的力．分子引力和表面张力的关系是：前者为因，后者为果 表面张力和温度的关系 表面张力一般随温度升高而减小，因为温度升高，分子热运动加剧，液体分子之间距离增大．相互吸引力将减小，所以表面张力要相应地减小．到达临界温度（物质以液态形态出现
三、温度和压力对表面张力的影响 可以从两个方面解释温度对表面张力的影响。一是温度对液体分子间相互作用力的影响。随着温度升高，分子热运动加剧，动能增加，分子间引力减弱，从而使得液体分子由内部到表面所需的能量减少。二是温度变化对表面两侧的体相密度的影响。温度升高，与表面层相邻的两体相的密度差变小，故表面张力减少。此二因素在宏观上均表现为温度升高表面张力下降。表12-1列出一些纯液体在不同温度下的表面格力温度系数值。 表示液体表面张力与温度关系的经验公式是 (12-10) 其中T为绝对温度。γ。可视为绝对零度时的表面张力，是一与体系有关的经验常数。b也是一个随体系而变的常数，其值与液体的临界温度有关。由于在临界温度T c时，界面消失， 表面张力为零，因此代入（12-10）得 (12-11) 考虑到一般液体在低于临界温度时表面张力已变为零，Ramsay 和 Shields 建议改用下列经验公式： (12-12) 其中M为液体的摩尔质量，υ为比容，k为常数。 Van der Walls 从热力学角度改进了（12-11），得出 (12-13) 指数n一般为接近 1 的常数。液体金属的n为 1，有机物的n约为 1.21 。 另一类表面张力-温度关系表达式为多项式，
(12-14) 例如，Harkins 测定的水表面张力和力与温度关系被表示为 (12-15) 式中t为摄氏温度。此式的适用温度范围是 10－60℃。 由于表面张力与压力关系的实验研究不易进行，因此，压力对表面张力的影响问题要复杂得多。一般情况下，增加体系的压力，气体在液体表面上的吸附和在液体中溶解度增大，因此，表面张力下降。
液体的表面张力与液体的表面现象 在日常生活中，只要你稍加留意，就会观察到许多与液体表面张力有关的现象。如草叶上晶莹剔透的露珠，荷叶上滚动着的小水滴，玻璃板上的小水银滴等，它们为什么都是球形或近似球形？这就是因为液体表面张力的作用结果。当用细管吹出一个个五彩缤纷的肥皂泡时，在泡膜的表面上就布满了液体表面张力。用数学可以证明，在体积相同的各种形状的几何体中，球体的表面积最小。正是由于表面张力的作用，才会出现露珠、小水银滴等都收缩为球形的现象。 你若有机会观察护士给病人输液，你会看到在输液之前，护士总是要把输液管中的空气泡排除干净。不然的话，若让那些气泡混入人体血管中，在表面张力的作用下，气泡将会阻碍血液的正常流动。 下面就来分析一下液体的表面张力，以及液体表面现象发生的原因。 1 表面张力的成因、大小和方向 表面张力就是促使液体表面收缩的力。液体与气体的交界面（属于液体薄层），称为表面层。在表面层中，液体分子因受到液体内部分子的引力，而有一部分会被拉入液体内，致使表面层液体分子密度小于液内分子密度。表面层中液体分子的这种布局，使得液体表面层就像一张“绷紧”的橡皮膜，而具有收缩趋势。表面层一直处在具有收缩趋势的表面张力作用之下。 这里应指出，液体表面张力与橡皮膜张力在本质上是不同的。橡皮膜的分子间距会随着膜面积的增大而增大。而液体表面张力却不受面积变化的影响，当液体表面层面积增大时，液内分子会自动进入液面来补充，从而维持液面内分子间距不变。 可以用一个很简单的实验，来可说明表面张力的存在。取一段铜丝制成一个直径约 cm ～85的圆环，在环上跨系一根细红线（用红线易于观察） 。将环浸入洗洁精溶液再取出，环上蒙了一层液膜，这时用粉笔头轻触线一侧的液膜，原来自由弯曲的红线则立即被液膜拉向另一侧，成为一段张紧的弧线。实验表明，液体表面具有收缩到最小面积的趋势。同时它还表明，表面张力的方向垂直于任一周界线且与液面相切。 理论和实验表明，表面张力的大小，可用如下公式表示： ???==)(2)(双表面层单表面层L F L F αα 上式中，α称为表面张力系数。α与液体的种类、温度等因素有关。不同的液体，α不同；同一种液体，α随温度升高而减小。另外，α也与液体中的杂质有关。因此，当人体使用了某些药物后，血液或尿液的表面张力系数则会发生变化。 在生活中有许多与表面张力有关的现象。例如，对人来说，重力有时会造成很大的麻烦。人若不慎从高处落下，可能会被摔得不轻。而小昆虫一点也不害怕重力，它在落下时一点危险也没有。但表面张力对某些昆虫来说则有可能造成很大威胁，小昆虫有时最怕表面张力。当一个成人从浴池中站起时，他身上会带起厚约mm 2.0的一层水，这些水大约kg 5.0，不到人体重的%1，这对人来说不会感到有什么负担。即使是人的全身涂满了肥皂泡沫，其表面张力对人也不会产生任何威胁。而一只蚊子一旦被肥皂泡沫弄湿，它将很危险。这时蚊子将难逃表面张力“法网”。
实验1 纯液体表面张力测定及温度对表面张力的影响 一、实验目的 1. 学习并掌握用吊环法测定纯液体表面张力的原理和方法； 2. 测定不同温度下纯液体的表面张力，讨论温度对纯液体表面张力的影响。 二、基本原理 液体中各分子间相互吸引，在液体内部，每个分子所受的各方面的力是一样的，即受力平衡，靠近表面的分子则不同，液体内部对它的吸引力大于外部（通常指空气）对它的引力，故表面分子受到向内的拉力，表面产生自动缩小的趋势。要扩大液体表面，即把一部分分子从内部移到表面上就必须对抗拉力而作功。在等温等压下增加单位表面积所需的功称表面自由能，单位为（N·m -1）。即沿着液体表面，垂直作用于单位长度上的紧缩力，定义为表面张力，用γ表示。 测表面张力的方法有很多种，有毛细管上升法，滴体积法，最大气泡压力法，吊环法等。 吊环法是将吊环浸入溶液中，然后缓缓将吊环拉出溶液，在快要离开溶液表面时，溶液在吊环的金属环上形成一层薄膜，随着吊环被拉出液面，溶液的表面张力将阻止吊环被拉出，当液膜破裂时，吊环的拉力将达到最大值。自动界面张力仪将记录这个最大值P。 液体表面张力与温度关系的研究虽已有一个世纪之久，但尚无准确的理论关系。已建立了一些经验关系，在一定范围内可代表实验结果，也可满意地用于内插之类的数据处理。最简单的经验公式是 γ = γ0(1-bT ) (1) 其中T 为绝对温度。γ0和b 为随体系而变的经验常数。由于在液体临界温度时气-液界面将不存在，这时表面张力应该为零，故γ –T 关系可用对比温度表示： ??? ???? ??=c 01T T γγ (2) 其中T c 为液体临界温度。 考虑到一般液体在低于临界温度时表面张力已变为零，Ramsay 和 Shieds 建议改用下列经验公式： ()(6c 3 2??=T T k M νγ) (3) 其中M 为分子量，υ为比容，k 为常数。 van der Waals 从热力学角度改进了式(2)，得出 n T T ?????????=c 01γγ (4) 常用多项式来代表表面张力随温度变化的实验结果，一般形式为
液体表面张力系数的测量实验 液体沿表面总是存在着使液面紧张且向液体内收缩的力称为表面张力。液体的许多现象，如毛细管现象、湿润现象、泡沫的形成等，都与表面张力有关。表面张力系数是液体表面的重要力学性质：对于不同种类的液体，其表面张力不同，而对于同一种液体，其表面张力系数随着温度及其所含杂志的改变而增大或减小。这些性质广泛应用于工业生产中，如浮法选矿、液体的传输技术、化工生产线的设计等等都要对液体的表面张力进行研究。 测定液体表面张力系数的方法很多。常用的有拉脱法和毛细管升高法。本次实验介绍用拉脱法测定液体表面张力系数。 一、实验目的 1．用砝码对硅压阻力敏传感器进行定标,计算该传感器的灵敏度,学习传感器的定标方法； 2．观察拉脱法测量表面张力的过程，并用物理学基本概念进行分析，加深对物理规律的认识； 3．测量纯水和其它液体（如：甘油）的表面张力系数。 二、实验仪器 实验仪器主要由液体表面张力系数测量实验仪主机以及实验装置以及镊子、砝码组成。应用电脑采集测量时需要壹根串口转USB 连接线、电脑和采集软件，仪器装置见下图。 三、实验原理 一个金属环固定在传感器上，将该环浸没于液体中，并渐渐拉起圆环，当它从液面拉脱瞬间传感器受到的拉力差值f 为 απ)(21D D f += （1） 式中： 1D 、2D 分别为圆环外径和内径，α为液体表面张力系数，g 为重力加速度，所以液体表面张力系数为：
)](/[21D D f +=πα （2） 实验中，液体表面张力可以由下式得到： B U U f /)(21-= （3） B 为力敏传感器灵敏度，单位V/N 。1U ,2U 分别为即将拉断水柱时数字电压表读数以及拉 断时数字电压表的读数。 四、实验步骤 1．连接硅压阻力敏传感器，并开机预热15～20分钟。测量吊环内外直径，然后清洗玻璃器皿（盛装待测液体）和吊环，给实验装置加水（注意加水量不可过多，可以参考装置外壁加水刻度线）； 2．将吊环挂在力敏传感器的钩上，将力敏传感器转至水容器外部，这样取放砝码比较方便。待吊环晃动较小时，对仪器进行调零，然后用镊子安放砝码对传感器进行定标，取放砝码时应尽量轻； 3．将待测液体倒入玻璃器皿后，再将盛有待测液体的玻璃器皿小心地放入空的塑料容器，并一起放入实验圆筒内；将力敏传感器转至容器内，并轻轻挂上吊环，可以轻触吊环，让其晃动 说明：之所以不将测量液体直接倒入塑料容器内进行测量，是防止某些待测液体与塑料容器发生化学反应而影响测量结果。 4．关闭橡皮球阀门，反复挤压橡皮球使装置内部液体液面上升，当吊环下沿部分均浸入待测液体中时，及时松开橡皮球的阀门，这时液面缓慢下降，观察环浸入液体中及从液体中拉起时的物理过程和现象。特别应注意吊环即将拉断液柱前一瞬间数字电压表读数值为U 1，拉断后数字电压表读数为U 2。记下这两个数值。 5.用计算机采集时，在环接触液面开始下降时点开始采集按钮，可以通过软件实时采集传感器输出电压值的变化过程，通过鼠标移动测量拉脱瞬间的电压值以及拉断后的电压值，计算测量液体的表面张力，并与手动测量的结果进行比较。 五、注意事项 1．实验前，吊环须严格处理干净：可用NaOH 溶液洗净油污或杂质后，用纯水冲洗干净，并用热吹风烘干；
神奇的表面张力
神奇的表面张力 同学们，水是自然界中常见的物质。你们知道吗？它有许多神奇的特性。本期水娃娃将带你研究水的神奇特性之――水的表面张力。生活在线 2013年6月20日，神舟十号航天员在天宫一号上开展基础物理实验，为全国6000多万中小学生展开了一场别开生面的太空授课。其中，王亚平老师的水球实验格外引人注目。那晶莹剔透的水球如同水晶球一般充满了神奇的魔力，这就是水的表面张力在起作用啊。 水黾是水生半翅目类昆虫，体色呈黑褐色，身体细长，约22毫米，非常轻盈。它前脚短，可以用来捕捉猎物;中脚和后脚很细长，长着具有油质的细毛。当水黾在水面上行走时，脚上的这些小细毛不会破坏水的表面，反而使水的表面托住水黾的脚，使它不会沉入水中。它中间的两只脚则起到船桨的作用，使它可以在水面上自由地滑行。水黾就是利用了水的表面张力栖息于水面上。 水的表面张力无处不在，只要仔细观察，你就会发现很多有关水的表面张力现象。
同学们，把毛笔放入水中浸润后提起，你就会发现，毛笔的毛尖处就会聚拢成一点，这也是水的表面张力的作用。 雨后草叶上可爱的小水滴，夏秋晴朗的天气在荷叶上形成的小露珠，也是水的表面张力的作用形成的。 不仅如此，我们洗过的水果表面挂着的小水珠，以及我们流下的汗珠、眼泪都是水的表面张力在发挥着神奇的作用呢。 知道了这么多有关水的表面张力现象。那你知道水的表面张力究竟是一种什么样的力吗？本期我们将通过一些科学探究小实验，和你们一起认识水的神奇特性――水的表面张力。你准备好了吗？探究体验知?R解密什么是水的表面张力？ 水是由许许多多的水分子组成的。表面的水分子紧紧靠拢在一起，它们之间有一种相互吸引的力，这就是水的表面张力。水的表面张力就像在水的表面形成了一层像“皮肤”一样的水膜，能够包裹着里面的水不流出来，像我们在实验中不断地添加曲别针，水面凸起来了，而水却没有流出来，再如自然界中的露珠、汗珠呈球状等等。水的表面张力是一种神奇的力，但它只能够托起数量有限的比较轻小的物体，如曲别针等。
物理实验报告 实验名称：液体表面张力系数的测定学院：水利科学与工程学院 专业班级：水工1801 学号：201802979 学生姓名：周柱伟
实验成绩 实验预习题成绩： 1.什么是液体的表面？ 接触的表面存在一个薄层 2.液体表面的分子具有什么特点(表面张力产生的原因)？ 液体层里的分子比液体内部稀疏，分子间的距离比液体内部大一些，分子间的相互作用表现为引力。就象你要把弹簧拉开些，弹簧反而表现具有收缩的趋势3.液体表面张力系数是怎么定义的？ 表面张力系数σ是在温度T和压力p不变的情况下吉布斯自由能G对面积S的偏导数 4.液体表面张力系数与哪些因素有关？ 表面张力系数与液体性质，温度，液体所含杂质，相邻物质的化学性质有关5.简述拉脱法测量液体表面张力系数的原理(用矩形金属薄片或金 属环时，表面张力系数的具体表达式)。 测量一个已知周长的金属圆环或者金属片从待测液体表面脱离时所需的拉力，从而求得该液体表面张力系数的方法称为拉脱法。 6.焦利氏秤和普通的弹簧秤有所不同？
焦利氏秤实际上是一个特殊结构的弹簧秤，是用来测量铅直方向微小力的仪器之一。 一般的弹簧秤，弹簧的上端固定不动，在弹簧下端挂重物时，弹簧则伸长，物体重量可由指针所指示的标尺直接标出。而焦利氏秤上的弹簧是挂在可以上下移动的有刻度的管子上的，管外面套有外管，外管上有游标，旋转旋钮即可使管上下移动。 7.“三线对齐”是那三线？为什么要这样做？ 指标镜上的刻线，玻璃管上的刻线和玻璃管上刻线在镜中的像 水的表面张力近似为液膜破裂瞬间的拉力,保持“三线对齐”是为了能够使水膜破裂瞬间近似“三线对齐”,从而得到水膜破裂时精确的拉力。使能准确测出该拉力大小减少实验误差 8.焦利氏秤测定液体的表面张力有什么优点？ 测定表面张力F’，用普通的弹簧是很难迅速测出液膜即将破裂时的 F 的，应用焦利氏秤则克服了这一困难，可以方便地测量表面张力F’，并且焦利氏秤的劲度系数较小，有游标卡尺式的读数尺，故测量精度高。 9.千分尺是否存在系统误差如何判断？如何调零？ 千分尺使用前，使移动测砧与固定测砧接触，观察微分筒上的棱边是否与固 定套筒上的零刻线重合，如果不重合即存在系统误差。当套筒上零刻线位于微分筒0～5方向上时即为正值，计算时需要减去其绝对值，相反方向即为负值，需要加上其绝对值。 10.比较逐差法与图解法处理实验数据的不同点。 在对某些函数关系并不明确的物理量进行测量时,常用作图法.数据点是离散的,
水的表面张力【摘要】：. 水随处可见，是一种很平常的物质，但是如果深入研究，却会发现它有许多奇妙的地方。认识水的表面存在着一股收缩的力——表面张力，表面张力可以改变。细致观察水的表面张力现象，并能设计实验研究水的表面张力。作出科学预测并通过实验验证。了解生活中水的表面张力现象。【关键词】：表面张力洗涤剂曲别针【正文快照】：水随处可见，是一种很平常的物质，但是如果深入研究，却会发现它有许多奇妙的地方。认识水的表面存在着一股收缩的力——表面张力，表面张力可以改变。细致观察水的表面张力现象，并能设计实验研究水的表面张力。作出科学预测并通过实验验证。了解生活中水的表面张力现象。1,设计实验实验目的:了解水的表面张力,知道液体的表面张力在生活中的应用.实验器材:曲别针一枚,玻璃杯一个,洗涤剂(如洗洁精、洗衣粉),清水.2.实验操作(1)将准备好的玻璃杯中装满水.(2)向装满水的玻璃杯中加入一枚曲别针,放在平静的水面，我们发现针是浮着的。（3）然后拿起洗涤剂，往水里一挤，曲别针就沉下去了。这是因为水分子紧紧地结合在一起，产生了表面张力，把曲别针给“撑”了起来。上述实验中，由于加入了洗清液，这种有机化合物降低了清水表面的张力。所以，原本浮在水上的曲别针下沉了。那么什么是表面张力呢。下面，我们来解释一下这个概念。表面张力，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。通常，由于环境不同，处于界面的分子与处于相本体内的分子所受力是不同的。在水内部的一个水分子受到周围水分子的作用力的合力为0，但在表面的一个水分子却不如此。因上层空间气相分子对它的吸引力小于内部液相分子对它的吸引力，所以该分子所受合力不等于零，其合力方向垂直指向液体内部，结果导致液体表面具有自动缩小的趋势，这种收缩力称为表面张力。通过实验我们发现水有表面张力，表面张力是水表面的一个重要性质，而洗精液等有机化合物会破坏水的表面张力。我们发现水的表面张力还可以解释生活中的一些现象，如水滴在荷叶上会形成水珠，水黾可以在水面上滑行，刚洗净的苹果上挂着的水珠、水龙头上蠢蠢欲滴的水滴等。
第29卷第5期2014年10月 大学化学 UNIVERSITY CHEMISTRY Vol.29No.5 Oct.2014 液滴尺寸与表面张力 刘引烽* 房嫄 赵凯凯 李琛骏 杨小瑞 周海堤 王宇翔 朱逸莉 徐华根 (上海大学材料科学与工程学院高分子材料系 上海200444) 摘要 液体的滴数问题是化学实验等实际工作中经常遇到的界面问题三液滴体积与液体的表面张力有关,因此一定体积的液体所具有的液滴数也与表面张力有关三但若仅考虑表面张力的影响而忽视密度的作用,则有可能得出不正确的结论三本文从一道考题入手,讨论了表面张力二密度等因素对液滴大小的影响,对考题答案进行了分析三 关键词 界面化学 液滴大小 表面张力 密度 液体的滴数问题是界面化学在化学实验等实际工作中经常遇到的问题三一滴液滴的大小与液体的表面张力有关,因此一定体积的液体所具有的液滴数也与表面张力有关三学生在课程学习和复习迎考时,往往会从各种复习资料中搜集试题来加以练习和巩固三我们注意到,关于胶体化学或界面化学课程,常有关于滴数的考题三有些参考试题及其解答是正确的,有些则有误三本文通过对一个考题的分析来辨析一些基本概念三 在某大学物理化学考试试卷中有以下一道考题:在同一条件下,用同一滴管分别滴下同体积的3种液体 水二硫酸水溶液二丁醇水溶液,则它们的滴数为( )三 A.一样多 B.水的最多,丁醇水溶液最少 C.硫酸水溶液最多,丁醇水溶液最少 D.丁醇水溶液最多,硫酸水溶液最少 资料中给出的答案是D,其原因分析是:因为硫酸溶液表面张力最大,可以托住的液滴质量最大,所以滴数最少;丁醇表面张力最小,可以托住的液滴质量最小,所以滴数最多三 这道考题能结合实际当然很好,但它的结论是正确的吗?我们将在下面进行分析三 表面张力与液滴大小密切相关三在表面张力的测定方法中,有一种就是采用滴重法来进行的三根据滴重法测定液体表面张力原理(Tate定律),对于表面张力为γ二半径为r二质量为m的液滴,应满足以下关系: 2πrγ=mg 但由于液滴滴落时并非完美的球形,而是会被拉长成椭球并产生一定的液柱,部分液柱会残留于毛细管底部并不下落,因此,该式在应用时需要进行校正三校正后的方程应该是: 2πrγf=mg 式中f是校正因子三于是,Tate方程可以写成: r=mg2πγf(1) 对于不同的物质,每一滴的质量并不一样,它与液滴体积(V)和密度(ρ)有关,因此: *通讯联系人,E?mail:liuyf@https://www.doczj.com/doc/8019011962.html,
《观察水的表面张力》教学设计 河北师范大学化学学院 教学目标：1.知道水有表面张力。 准备的材料有：一元硬币、滴管、纸杯、玻璃球、水。 将一元硬币平放在桌面上，让学生猜测究竟能撑多少滴水 小心的用滴管并记录下滴的数量 想不到吧，滴了44滴。硬币上的水才溢了出来。一元硬币上可以容纳43滴水。观察硬币上的水，你可以发现，硬币上的水象个小山包，里面好像有什么力量把水滴聚集在一起，这就是水的表面张力啦。从水漕里取出一本水，看看这一本水还能再加东西吗向里面慢慢放玻璃球，可以放多少呢让我们小心地试试看，直到加到第10个玻璃球，水才溢出去。现在，玻璃球已经装满半杯了，真不可思议。 由此可见，水分子之间的间隙并不是我们想象那样，密不可分， 科学探究：科学知识：1.认识水的表面存在着一股收缩的力——表面张力，表面张力可以改变。2.了解生活中水的表面张力
现象。情感态度、价值观：1.培养学生细 致观察、大胆预测、认真实验科学的习惯。 2.体验大自然的奥秘，进一步热爱科学探 究活动。教学准备：1.收集水的表面张力 材料。2.分组材料：玻璃杯两个、玻璃球、硬币、大头针、小块滤纸、滴管、洗洁精。教学过程：一、激趣导入1.谈话：看到我 们桌上的研究材料，聪明的同学一定能猜 到我们今天的研究内容和水有关。说到水，相信同学们一定不陌生，那么你们知道水 的哪些特点呢还知道水有什么特点吗（大 家的科学知识真不少！）今天的我们还要 继续来研究水的一个新的特点。如果不借 助船、木筏等工具，你们能在水面上悠闲 自在的散步吗对，肯定不行，只有在一些 武侠片中，我们才能看到一些轻功高手在 水面上疾驰如飞，不过这都是虚构的。但 是在自然界中却有一些动物能在水面上悠 闲自在的散步，你们见过吗想不想来看一 下2.（出示：水黾等的图片。）水黾的本领 大吧！看来它可是真正的轻功高手了。水黾 怎么可以在水面上而不沉下去呢想不想揭 开其中的奥秘。二、认识水的表面张力现 象1.讲述：我们首先借助大头钉来研究。
第1节液体的表面张力 1．实验：回形针、硬币漂在水面上 (1)现象：当回形针或硬币漂浮在水面上时，托起回形针或硬币的水面稍有弯曲，就像放有圆形小物品的橡皮膜稍有弯曲一样． (2)结论：液面给回形针或硬币等小物品施加了向上的支持力． 2．实验：观察肥皂膜的变化 (1)现象 ①铁丝框上的肥皂膜会把滑棍拉回． ②肥皂膜里的棉线圈，当刺破圈内肥皂膜，棉线圈外的肥皂膜使棉线张紧，形成圆形． (2)结论：液体的表面类似于张紧的弹性薄膜，具有收缩的趋势． 3．实验结论 由实验知，液体表面有一种收缩的趋势，正是这种收缩的趋势使露珠、乳滴等变为球形． 1．液体的表面都有收缩的趋势．(√) 2．昆虫不落入水中，是因为受到了向上的支持力．(√) 3．体积相同的各种形状物体中，球形物体表面积最大．(×) 小木船漂浮在水面上是由水面的收缩趋势引起的吗？ 【提示】不是．小木船漂浮在水面上是由小木船受到了水对船的浮力引起
的，而不是由水面的收缩趋势引起的． 探讨：如图3-1-1所示是液体表面附近分子分布的大致情况．请结合图片思考：液体表面层内的分子距离和分子力各有什么特点？ 图3-1-1 【提示】液体表面层内分子间距离较大，大于分子在平衡位置的距离，分子力表现为引力． 1．液体内部分子的运动特点 在液体内部，每个分子周围有许多分子．当某个分子从平衡位置向某一方向运动时，它一方面要受到所离开的那个方向的分子的吸引，另一方面又要受到所靠拢的那个方向的分子的推斥．引力和斥力的数量级相同，通常可认为其大小相等，因此，液体内部分子只能在平衡位置附近振动，分子间距等于r0. 2．液体表面分子的分布 液体表面附近的分子由平衡位置向外运动时，因为外部空气和蒸汽分子对它的斥力很小，不起显著作用，它只受到内部分子的吸引力，因此使它恢复到平衡位置的作用力就没有在液体内部时大，使得表面层里的分子振动的振幅要比液体内部分子的振幅大，一些动能大的分子就有可能冲出吸引力范围，成为蒸汽分子，结果形成表面层里的分子分布比液体内部的分子分布稀疏，分子间的距离就比较大(r＞r0)． 1．关于液体表面的收缩趋势，错误的说法是() A．因为液体表面分子的分布比内部密集，所以有收缩趋势 B．液体表面分子的分布和内部相同，所以有收缩趋势 C．因为液体表面分子的分布比内部稀疏，所以有收缩趋势 D．液体表面分子受到与其接触的气体分子的斥力作用，使液体表面有收缩趋势 E．液体表面层分子间距r>r0，分子力为引力 【解析】液体表面层内分子比液体内部分子分布稀疏．在液体内部分子间
温度和压力对表面张 力的影响
三、温度和压力对表面张力的影响 可以从两个方面解释温度对表面张力的影响。一是温度对液体分子间相互作用力的影响。随着温度升高，分子热运动加剧，动能增加，分子间引力减弱，从而使得液体分子由内部到表面所需的能量减少。二是温度变化对表面两侧的体相密度的影响。温度升高，与表面层相邻的两体相的密度差变小，故表面张力减少。此二因素在宏观上均表现为温度升高表面张力下降。表12-1列出一些纯 液体在不同温度下的表面格力温度系数值。 表示液体表面张力与温度关系的经验公式是 尸亦1-旳）（12-10） 其中T为绝对温度。Y。可视为绝对零度时的表面张力，是一与体系有关的经验常 数。b也是一个随体系而变的常数，其值与液体的临界温度有关。由于在 臼=￡昴声0） 临界温度T c时，界面消失，表面张力为零，因此△代入（12- 10）得 r=/o 1J 考虑到一般液体在低于临界温度时表面张力已变为零, 议改用下列经验公式： 1 =k{T^-T-6) 其中M为液体的摩尔质量，u 为比容，k为常数 Van der Walls 从热力学角度改进了（12-11），得出 (12-11) Ramsay 和Shields 建 (12-12) (12-13)
指数n —般为接近1的常数。液体金属的n为1，有机物的n约为1.21 。 另一类表面张力-温度关系表达式为多项式， 厂二氏 + +dr3 +cT3(12-14) 例如，Harkins测定的水表面张力和力与温度关系被表示为 Y = 75.796-0.145t-0,00024-z-1(12-15)式中t为摄氏温度。此式的适用温度范围是10 —60C 由于表面张力与压力关系的实 验研究不易进行，因此，压力对表面张力的影响问题要复杂得多。一般情况下，增加体系的压力，气体在液体表面上的吸附和在液体中溶解度增大，因此，表面张力下降。
液体的表面张力 发表时间：2017-09-20T11:58:35.687Z 来源：《文化研究》2017年6月作者：李佳昂 [导读] 水的张力系数远高于酒精的表面张力系数，这也正是酒精更容易浸润一些分体材料的原因之一。 山东省聊城第一中学高三（20）班山东聊城 252000 摘要：本文通过简单的设计方法测量了水、盐水、酒精三种不同液体的表面张力系数，证实了这种常被中学生忽视的力的存在，加深了对液体表面张力的理解。实验表明，同一温度下，盐水的表面张力系数高于水的表面张力系数，而水的张力系数远高于酒精的表面张力系数，这也正是酒精更容易浸润一些分体材料的原因之一。 1. 前言 浮力和液体表面张力的概念都是中学阶段要求的学习内容，但是由于对浮力的相关知识学习较多，往往忽视了液体表面张力这一概念。比如，当一根头发轻轻地掉到水面上并漂浮在水面上时，大部分中学生都认为由于头发较轻，浮力使得其能够漂浮。然而事实确实如此吗？我们还需要更多地认识另外一个概念—液体的表面张力。生活常识告诉我们，当轻轻地托起一个一角硬币于水面上时，硬币有时也能漂浮，这时，如果我们再用浮力来解释，显然是不合理的，因为制造硬币的金属的密度远远大于水。这时，对液体表面张力的认识显得尤为重要。 凡是作用于液体表面，并且使液体表面积缩小的力，都称为液体表面张力。液体跟气体接触的表面存在一个薄薄的表面层，由于表面层里的分子受到内部液体分子的作用力大于外界空气分子的作用力，表层中的分子比液体内部稀疏，分子间的距离比液体内部大，分子间的相互作用表现为吸引力，这样，液体表面层就像一张被扩张的皮膜，总有一种收缩的趋势。由于这一收缩的趋势，使得液体表层具有阻止物体破坏自身而进入内部或到外面去的能力。也正是由于这种原因，才使得一些细小的昆虫能够在水面上自由行走，一些轻的硬币能够漂浮于水面。需要说明的是，液体表面张力来源于分子之间的吸引力，其方向总是垂直于液体表面 2. 实验器材及过程 实验用到的主要器材有可伸降铁架台、压阻力敏传感器、玻璃皿、0.5克砝码若干、铝合金圆环和吊篮、游标卡尺、电压表、纯水、无水酒精、盐水等。让圆环水平放置，使其下沿与水接触，当圆环从水中拉出时，测量水对圆环的张力。由于张力与作用长度成正比，先测量铝合金圆环的内外周长。实验过程中使用的压阻力敏传感器输出的是电压值，因此，还需找到传感器输出的电压与力之间的关系，即定标。最后对张力进行测量，计算出不同液体的表面张力。 3. 实验结果及计算 实验测得圆环的相关数据如表1所示。 对压阻力敏传感器定标后，即可测量几种液体的表面张力了。首先测量水，将圆环悬挂于压阻力敏传感器上，调整其高度并保持水平，调整铁架台旋钮，使得圆环的下沿浸泡于水中，不断下降水面的高度，能够观察到传感器输出的电压值越来越高，之后有一个减小过程，最后，水和圆环的下沿完全脱离，电压值突然下降到一个较小的值，这一较小的电压值代表的是圆环的重力，而在脱离前瞬间的电压值表示的是张力和圆环的重力之和。经过多次测量，水、盐水、酒精的数据如表3所示。 根据以上数据可计算得到张力的作用长度即圆环的内外周长之和为208.22mm，压阻力敏传感器的敏感系数为20.05mV/g，圆环在水、盐水、酒精中收到的张力分别为13.03mN、14.78mN、6.37mN。根据液体表面张力正比于作用长度这一规律，可得到常温下水、盐水、酒精的表面张力系数分别为0.063、0.071、0.031N/m。从这一计算结果可以看出，盐水的表面张力系数最大，而酒精的表面张力系数最小，即盐水的表面最不容易被破坏，最不容易发生浸润现象，最容易形成液滴，硬币也最容易在其表面漂浮。 实际生活中，液体表面张力有重要的应用，比如，可在金属器材表面涂抹机油，使得液态水在其表面不容易浸润、容易形成水珠滚落，从而减少机器因水分过多而引起生锈的几率。比如，矿场用浮选矿法选矿时，将破碎后的矿石倒进水中，再向其中加入能够被矿物所
表面张力和毛细现象 摘要：表面张力及其引发的毛细现象在日常生活和生产中都有着广泛的应用。本文列举了生活中有关表面张力和毛细现象的一些有趣实例，并予以解释分析，得出了这类现象的一般性结论。 关键词：表面张力；毛细现象 生活中有很多有趣的东西值得我们去思考和探索，下面就是我们常见的一些感觉很神奇的现象：1）夏天的清晨，圆滚滚的露珠在荷叶上滚动，晶莹剔透。荷叶上的水珠，较小的几乎呈现球形，较大的则由于重力中用呈现橄榄球状。2）有些小昆虫“轻功”极好，可以做到“水上飘”，在池塘水面上行走自如。3）家里用的不粘锅锅底跟荷叶一样，是怎么做到不粘水的呢？4）常言说“水往低处流”，植物的根茎和树干里面却是“水往高处走”，是什么力量把地下的水分输送到远离底面数十米高的树冠呢？实际上，这些都是液体的表面张力和毛细现象所引发的。 1. 什么是表面张力 液体（如水、油等）具有一种使表面收缩的力量，它可以使整个表面处于紧绷的状态，这种力量叫做“表面张力”，荷叶上的水呈现球状，水龙头滴下的水滴呈现圆形，都是表面张力作用的结果。 表面张力是一种物理效应，水与空气相接触时，会形成一个表面层。在这个表面层内存在着的相互吸引力就是表面张力，它能够使水的液面自动收缩。处于水体表面层中的水分子比水体内部水分子稀疏，由于表面张力的作用，使得水体表层犹如一张绷紧的薄膜，有收缩趋势，从而使得水体尽可能地缩小它的表面面积。球形是一定体积下表面积最小的几何形体，在表面张力的作用下，液滴总是力图保持球形。树叶、荷叶上的的小水珠和焊接金属时熔化后的小滴焊锡是呈现球形的，这就是表面张力的作用。由于表面张力，密度比水大的缝衣针和实心铝制硬币都可以漂浮在水面；密度比水大的水蜘蛛等能在水面上健步如飞。杯子中的水，能高于杯口的平面呈球面，这也是因为表面张力。 2.浸润与不浸润 分子物理学告诉我们，液体分子的内聚力作用在液体表面形成表面张力。 物质是由分子组成的。同一种物质的分子之间的相互作用力，叫做内聚力；不同物质的分子之间的相互作用力，叫做附着力。在内聚力小于附着力的情况下，就会产生“浸润现象”；反之，则会出现“不浸润现象”。水滴在荷叶上表现为“不浸润”，荷叶上有一成角质层和绒毛（就像你洗桃子时总是很难把桃子弄湿，除非你把桃子上的绒毛搓去），此时水的内聚力大于水对荷叶的附着力。 浸润现象亦称润湿现象，表现为液体的附着层沿着固体表面延伸。造成浸润现象的原因，主要是固体物质与液体分子之间产生的附着力大于内聚力，引起了液体附着层沿固体表面延展而将固体润湿。 不浸润现象亦称不润湿现象，表现为液体的附着层沿着固体表面收缩。造成不浸润现象的原因，主要是液体分子的内聚力大于附着力，宏观上就表现出液体不被固体所吸附。 液体能否浸润固体，取决于两者接触面之间的性质，而不单纯由液体或固体单方面性质决定。同一种液体，对一些固体是浸润的，对另一些固体是不浸润的。比如水能浸润玻璃，但不能浸润石蜡；水银不能浸润玻璃，但能浸润干净的锌板、铜板、铁板。鹅和鸭的羽毛不会被打湿，往它们身上浇点水，它们一扑腾，水就掉光了，其原因和“荷叶露珠效应”类似，水珠在羽毛上发生了“不浸润”现象。
楚雄师范学院 本科生毕业论文 题目：蒸馏水表面张力系数与温度的变化关系的研究系（院）：物电系 专业：物理学（师范） 学号：20091041206 学生姓名：张俊伟 指导教师：颜茜职称：副教授 论文字数：4516 完成日期：2013 年 5 月 教务处印制
楚雄师范学院物理学（师范）本科毕业论文楚雄师范学院物电系毕业论文原创性声明 本人郑重声明：呈交的毕业论文“蒸馏水表面张力系数与温度的变化关系的研究”，是由本人在指导教师的指导下进行研究工作所取得的成果除了文中已经引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已发表或撰写过的研究成果对本论文的研究所做出帮助的个人和集体，已在论文中作了的说明并表达了谢意。 本声明的法律责任由本人承担 毕业论文作者签名： 日期：2013年5月6日
目录 摘要.....................................................................................................................I 关键词..................................................................................................................I Abstact ..............................................................................................................II Keywords.............................................................................................................I I 1．引言 (1) 2．实验原理 (1) 2．1液体表面张力系数的含义 (1) 2．2毛细管法测定液体表面张力系数的原理 (2) 3．实验部分 (4) 3．1实验装置与方法 (4) 3．2实验步骤 (5) 3．3实验数据及计算 (6) 3．4数据绘图分析 (8) 4．结束语 (9) 参考文献 (9) 致谢 (10)
---------------------------------------------------------------最新资料推荐------------------------------------------------------ 表面张力在生活现象中的应用分析第 3 卷第 4 期三门峡职业技术学院学报l Jo u n r aof Se m n ax na iP ly t oeeh n ieo vL3 N o 4.表面张力在生活现象中的应用分析冯喜忠( 商丘职业技术学院摘要 : 表面张力走液体的重要性质之一的现象,,河南商丘47 ( 刃) 6 0。 毛细砚象是浸润液体在细管中升高或不漫润液体在细管中降低。 、 , ,桂物的根茎把地下水拾送到茎叶人类和动物在呼吸过程中取气和二氧化破在肺泡处的交换人或动物的血管中泥合气池的危害等均可用液体的表面张力给以准它在。 日常生活和生产中都有寿广泛的应用,确的解释。 : 关妞词表面张力 ; 生活现象 ; 应用 ; 分析 : : 中圈分类号 0 5 51 4 文橄标识码 A 2 1: 文章绷号 1 7 ( 以只 K阵以刀 5 6 1 一9 1 2 3 2 7,刁2分子物理学的研究告诉我们液体表面张力是液体的重要性质之一。 。 ,正是由于附加压强的作用水才沿农作物根茎的腔上升到一定的高度 h , 根据液体压强公式得P:在日常生活和自然现象中表面张力的应用广,泛存在 1/ 9
有的是自然形成巧夺天工有的对生命的存在起到了不可或缺的作用我们若能科学地认识和利用表面张力现。 ,。 = .p,h g~) 3 (二p ,二 28 se c o象其意义是深远的、,。 即带黔=h g) 4 (一植物的根茎对水的输送…从,28 c 加GP水农作物的根茎中有许许多多的导管可视为毛细管由植物的根毛吸取,r g。 h二28 c 加ep,的地下水就是沿着这些导管被输送到植物的茎叶的。 h g可知水沿腔壁上升的高度与腔壁的半径。 ,,水沿导管上升的过l 象f。 程可以看作是一种毛细现因为, ,成反比与接触角的余弦成正比同时导管腔直径越小接触角就越小 c o 沁值越大( 0< e 如 ) 水沿导管上升的越高冈可, ,。 见植物的导管对植物的生长发挥着重要作用,。 也正是这许植物的导管为空腔。 设导管如图( ) l 半径为 r 由于水对导管是浸润的因此水在导管中形成凹月面把凹月面,许多多的导管才保证了植物的茁壮成长所错的水份的正常输送。