表面张力

表面张力的定义和成因表面张力，也称作液体表面张力，是一种物理现象，指的是液体表面受到的内部分子相互作用力导致的抗拉性质。

简单来说，它就是液体表面上能够阻挡外部物体侵入的一种力量。

表面张力的单位是N/m（牛/米），通常以γ表示。

在实际应用中，人们常利用表面张力的原理来进行二次封装或制备材料，同时也可以用于分离纯化杂质和碎片。

接下来，我们将从定义和成因两个方面来探讨表面张力。

一、表面张力的定义表面张力定义为：液体表面上的单位长度作用在表面上的内部分子相互作用力。

换句话说，它是液体表面上一小段的长度所受到的拉力与该长度的比值。

想象一下，在一杯水表面上，如果你轻轻地放一根鬼火棒（木棍）跨越表面，你会感受到一定的抵抗力，这就是表面张力。

这种力不仅存在于水中，还存在于所有形态的液体表面上。

二、表面张力的成因表面张力的成因与液体内部分子之间的相互作用有关。

液体内部的分子一般由 London 引力和 van der Waals 引力相互吸引，这种内部吸引力可以保持整个液体的内部凝聚。

然而液体分子和外部分子之间的相互作用力却不同。

液体表面的分子由于周围的分子数量会减少，所以表面张力是表面分子间相互吸引的结果。

液体内部的分子可以相互吸引，但它们是近乎等距离排列的，所以它们对整体凝聚没有影响。

具体而言，液体表面分子间的相互吸引力较强，这种吸引力容易形成一个膜状的分子结构，防止外部分子进入液体，这就是所谓的表面张力。

表面张力可以通过下面公式求得：γ = F/l其中γ为表面张力，F为液体表面上的内部相互作用力，l为表面上的单位长度。

总而言之，表面张力是液体表面所受到的内部分子相互作用力的结果。

了解表面张力的成因和定义，可以在实际运用中更好地掌握这个物理现象，创造更多的可能。

表⾯张⼒是什么意思？
表⾯张⼒是液体分⼦所表现出的内聚⼒，这种⼒使得液体表⾯能够在⼀定程度上抵抗施加在其之上的外⼒。

正是由于表⾯张⼒，尽管硬币或者针的密度⼤于⽔，但它们可以浮在⽔⾯上。

之所以液体具有表⾯张⼒，是因为液体分⼦之间存在相互吸引的作⽤。

在液体中，每⼀个分⼦都被其他分⼦包围着，并且每⼀个分⼦都相互吸引着周围的分⼦，从⽽使分⼦所受的合⼒为零。

然⽽，液体表⾯的分⼦并没有完全被其他分⼦包围着。

它们会更强烈地吸引附近的其他分⼦，从⽽产⽣表⾯张⼒。

液体的表⾯就像⼀层薄膜，⼀直有保持⾃⾝完整性的倾向。

由于表⾯张⼒的存在，⽔滴才会形成，并且这种⼒也使空⽓在液体中形成⽓泡。

当液体表⾯的分⼦拉着表⾯的其他分⼦时，液体会倾向于形成球体。

⽽在没有重⼒的情况下，液滴会形成完美的球体。

这是因为球体是⼀个给定体积具有最⼩可能表⾯积的形状。

在现实中，⾬滴并没有呈现出完美的球形，这是因为地球引⼒对⾬滴产⽣向下的拉伸作⽤。

表⾯张⼒往往⾮常微弱，所以液滴很容易被重⼒或其他外⼒所扭曲。

尽管液体的表⾯张⼒很⼩，但有些动物，⽐如黾蝽，能够依靠这种⼒在⽔⾯上⾏⾛，⽽不会下沉。

表⾯张⼒的单位通常为达因/厘⽶或者毫⽜/⽶（达因是⼀种⼒的单位，1⽜顿等于10万达因），表⽰在单位距离上打破某⼀液体表⾯所需⼒的⼤⼩。

表⾯张⼒的⼤⼩取决于液体以及温度等其他因素。

例如，在20摄⽒度时，⽔的表⾯张⼒（界⾯为⽔-空⽓）为72.9达因/厘⽶，⽔银表⾯张⼒（界⾯为⽔银-空⽓）为486.5达因/厘⽶。

⽽在30摄⽒度时，⽔银的表⾯张⼒变为484.5达因/厘⽶。

表面张力和润湿张力
表面张力和润湿张力是两种不同的物理现象，它们在液体和固体表面都起着重要的作用。

表面张力是指液体表面会呈现出一定的弹性和凝聚性，导致液体表面形成一个比较平坦的形态。

它主要是由于液体分子之间的相互作用力所引起的。

表面张力在许多物理现象中都有所体现，比如水滴在荷叶上呈现出的球形，或者小虫子在水面上自由行走等。

润湿张力则是液体在固体表面上的现象，当液体与固体接触时，两者之间会形成一个界面，这个界面上的张力就叫做润湿张力。

它主要是由于液体和固体之间的分子相互作用力所引起的。

润湿张力在许多实际应用中都非常重要，比如在涂层、印刷、涂胶等工艺中，润湿张力的控制至关重要。

总的来说，表面张力和润湿张力都是由于分子间相互作用力引起的，但它们分别发生在液体和固体表面上，对于不同的物理现象有着不同的影响和应用。

表面张力（1）定义或解释①促使液体表面收缩的力叫做表面张力[1]。

②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在SI制中为牛顿/米（N/m），但仍常用达因/厘米（dyn/cm），1dyn/cm = 1mN/m。

（3）说明①表面张力的方向和液面相切，并和两部分的分界线垂直，如果液面是平面，表面张力就在这个平面上。

如果液面是曲面，表面张力就在这个曲面的切面上。

②表面张力是分子力的一种表现。

它发生在液体和气体接触时的边界部分。

是由于表面层的液体分子处于特殊情况决定的。

液体内部的分子和分子间几乎是紧挨着的，分子间经常保持平衡距离，稍远一些就相吸，稍近一些就相斥，这就决定了液体分子不像气体分子那样可以无限扩散，而只能在平衡位置附近振动和旋转。

在液体表面附近的分子由于只显著受到液体内侧分子的作用，受力不均，使速度较大的分子很容易冲出液面，成为蒸汽，结果在液体表面层（跟气体接触的液体薄层）的分子分布比内部分子分布来得稀疏。

相对于液体内部分子的分布来说，它们处在特殊的情况中。

表面层分子间的斥力随它们彼此间的距离增大而减小，在这个特殊层中分子间的引力作用占优势。

因此，如果在液体表面上任意划一条分界线MN把液面分成a、b两部分。

F表示a部分表面层中的分子对b部分的吸引力，F6表示右部分表面层中的分子对a部分的吸引力，这两部分的力一定大小相等、方向相反。

这种表面层中任何两部分间的相互牵引力，促使了液体表面层具有收缩的趋势，由于表面张力的作用，液体表面总是趋向于尽可能缩小，因此空气中的小液滴往往呈圆球形状。

③表面张力F的大小跟分界线MN的长度成正比。

可写成F=σL或σ=F/L。

比值σ叫做表面张力系数，它的单位常用dyn/cm。

在数值上表面张力系数就等于液体表面相邻两部分间单位长度的相互牵引力。

液膜表面张力系数=液膜的表面能/液膜面积=F表面张力/（2*所取线段长）。

表面张力系数与液体性质有关，与液面大小无关。

液体及其表面张力基本知识一、表面张力表面张力系数定义1表面张力系数定义2表面张力系数定义3例题1水和油边界的表面张力系数为α＝1.8×10－2 N/m ，为了使1.0×10-3 kg 的油珠在水内散成半径为r ＝10－6 m 的小油滴，若油的密度为900 kg/m 3，问至少做多少功？影响表面张力系数的因素球形液面内外的压强差例题2将压强为p 0=1atm 的空气等温地压缩进肥皂泡内，最后吹成半径为r=2.5cm 的肥皂泡，求吹肥皂泡过程中所需做的功。

已知肥皂液的表面张力系数为4.5210-⨯N/m二、液体与固体接触处的表面现象三、毛细现象巩固1在20平方公里的湖面上，下了一场50mm的大雨，雨滴的半径r=1.0mm.。

设温度不变，求释放出来的能量。

2图是测表面张力系数的一种装置，先将薄铜片放入待测液体中，慢慢提起铜片，使它绝大部分都露出液面，刚要离开但还没有离开液面，测得此时所用的上提力f，既可测得表面张力系数。

设测液体与铜片的接触角θ=0，铜片的质量=5.0×10-4㎏,铜片的宽度L=3.977×10-2m，厚度d=2.3×10-4m,f=1.07×10-2N，求液体表面张力系数。

3一球形泡，直径等于1.0×10-5，刚处在水面下，如水面上的气压为1.0×105N·m-2,求泡内压强。

已知水的表面张力系数α=7.3×10-2N·m-14一个半径为1.0×10-2m的球形泡，在压强为1.0136×105N·m-2的大气中吹成。

如泡膜的表面张力系数α=5.0×10-2N·m-1,问周围的大气压强多大，才可使泡的半径增为2.0×10-2m？设这种变化在等温情况下进行的.5在深为h=2.0的水池底部产生许多直径为d=5.0×10-5m的气泡,当他们等温地上升到水面上时,这些气泡的直径多大?水的表面张力系数α=7.3×10-2N·m-1.6将少量水银放在两快水平的平玻璃板间.问什么负荷加在上板时,能使两板间的水银厚度处处都等于1.0×10-3m2?设水银的表面张力系数α=0.45N·m-1.,水银与玻璃角θ=135o.7在如图8-7所示的U形管中注以水,设半径较小的毛细管A的内径r=5.0×10-5m,较大的毛细管Ｂ的内径R=2.0×10-4m,求两管水面的高度差h．的表面张力系数为a=7.3×10-2N·m.8在内径为R1=2.0×10—3m的玻璃管中，插入一半径为R2=1.5×10—3m的玻璃棒，棒与管壁间的距离是到处一样的，求水在管中上升的高度．已知水的密度 103kg/m3，表面张力系数α=7.3×10—2N·m —1，与玻璃的接触角θ=0.9玻璃管的内径d＝2.0×10－5m,长为Ｌ＝0.20m,垂直插入水中，管的上端是封闭的．问插入水面下的那一段的长度应为多少，才能使管内外水面一样高？已知大气压Ｐ0＝1.013×105N·m-2,水的表面张力系数＝7.3×10-2N·m-1,水与玻璃的接触角.10将一充满水银的气压计下端浸在一个广阔的盛水银的容器中，读数为p＝0.950×105N·m-2.（１）求水银柱高度．（２）考虑到毛细现象后，真正的大气压强多大？已知毛细管的直径d＝2.0×10-3m，接触角π,水银的表面张力系数α=0.49N·m-1.（３）若允许误差 0.1%,求毛细管直径所能允许的极小值．11两铅垂玻璃平板部分浸入水中,设其间距为d=0.50mm，问两板间的水上述的高度h为多少，已知水的表面张力系数α=7.3×10—2N·m—1，与玻璃的接触角θ=0.12在半径r=0.30mm的毛细管内注入水,在管的下端形成一半径R=3.0mm的水滴,求管中水柱的高度。