常见物质的表面张力

水的表面张力水是地球上最常见的物质之一，它的独特之处在于其表面张力。

表面张力是指液体表面上作用在单位长度上的内聚力，它使得水的表面呈现出一种类似薄膜的性质。

本文将讨论水的表面张力的原理、影响因素以及在自然界和日常生活中的应用。

一、表面张力的原理水的表面张力是由于液体分子间的相互作用引起的。

水分子由一个氧原子和两个氢原子组成，氧原子带有部分负电荷，而氢原子则带有部分正电荷。

由于这种不对称分布，水分子之间形成了较强的氢键。

在液面下方，分子间的引力平衡，导致内聚力相互抵消。

然而，液面上方的分子面临着向液体内部的引力不足以与其他分子相互抵消的情况，因此形成了向下的拉力，使液面尽可能小化，从而产生表面张力。

二、影响表面张力的因素1. 温度：温度是影响表面张力的重要因素。

一般来说，随着温度的升高，分子的平均动能增加，分子之间的相互作用减弱，导致表面张力降低。

2. 杂质：杂质的存在会破坏液面上水分子间的相互作用，从而降低表面张力。

3. 溶质的浓度：当水溶液中溶质含量增加时，溶质分子会与水分子竞争占据表面位置，增加了表面张力。

但是当溶质浓度极高时，由于表面活性剂的存在，表面张力会降低。

4. 外界应力: 外界的压力或拉伸力会影响水的表面张力，例如在吸管中吸水时，人的肺部产生的负压将引起液体的上升，并降低表面张力。

三、水的表面张力在自然界中的应用1. 水面昆虫：部分昆虫能在水面行走，其中一个关键因素就是水的表面张力。

昆虫体表覆盖着一层蜡质，可以减小它们与水接触的表面积，从而减小了与水发生相互作用的力，使其能够在水面行走。

2. 水滴和雨滴：水的表面张力使得水滴呈球形。

在无外界力的作用下，水滴的表面积趋向最小值，而球形形状正好能够实现这一点。

此外，雨滴的形成也与表面张力有关，当足够多的水蒸汽凝聚成液态水，形成一个小水滴时，它的自身表面张力将使其保持为一个球形，直到重力使其下落。

3. 植物的输送：水的表面张力能够使水在植物体内部上升，帮助植物输送水分和营养物质。

水的表面张力和浮力水是地球上最常见的物质之一，它的独特性质不仅影响着自然界的环境平衡，也给我们的日常生活带来了诸多便利。

在这些性质中，水的表面张力和浮力是两个重要的特点，值得我们深入探讨和了解。

一、水的表面张力水的表面张力是指水分子吸引力在水表面形成的张力。

这种张力使得水的表面层比水的深层更难被破坏。

当我们在水的表面放置一张悬挂的针或者蚊子，不会立即下沉，这就是表面张力的作用。

表面张力有许多有趣的现象，其中一种是水滴在表面上形成球形。

这是因为水分子在表面附近的受力较大，相互间的吸引力形成一个凸面，使得水滴的形状变为球状，以减少表面积。

这也是为什么水滴在玻璃上能够如此轻松地滑动的原因。

除此之外，水的表面张力还对一些昆虫的行为有影响。

例如，水黾、浮游生物等昆虫和小生物可以在水表面行走，甚至是在水面上筑巢。

这些生物之所以能够实现这一行为，正是因为水的表面张力能够支持它们的体重。

二、水的浮力水的浮力是指水对物体产生的向上推的力。

这是由于水的密度相对较大，当物体浸入水中时，水的分子会对物体施加一个向上的压力，从而产生浮力。

根据阿基米德定律，物体所受到的浮力等于物体排出的液体的重量。

这就是为什么密度较大的物体会在水中下沉，而密度较小的物体则会浮在水面上的原因。

当一个物体的密度等于水的密度时，物体将会悬浮在水的表面，这被称为浮力平衡。

浮力不仅对于物理实验和科学研究有重要作用，也在我们的日常生活中起着推动力和支撑力的作用。

例如，游泳时我们能够浮在水面上就是因为水对我们产生了浮力。

另外，使用救生衣、气球等器具也是利用了浮力的原理。

结语水的表面张力和浮力是水独特性质的体现，它们的存在和作用对于生物和人类的生活都具有重要意义。

通过了解和研究这些性质，不仅可以拓宽我们的知识面，也可以更好地利用和保护水资源。

水是地球上的宝贵财富，我们应该懂得如何正确地利用和保护它。

化工原理不同材料表面张力人们在粘结两种材料时先要选择粘合剂，而选择粘合剂的种类的主要依据之一就是选择彼此间表面张力尽量的接近，粘合剂与被粘合材料的表面张力越接近越好；另外与表面张力近似的概念就是表面能，表面张力往往形容液体或者软物质，而表面能则多用来描述固体材料，今天我们整理一些常见材料的表面张力。

锌700℃时为538铝700℃时为750铜1150℃为1255铁1550℃为1850氧化铝2100℃为700氧化铁1370℃为595玻璃1000℃为220至245张力单位为mN/m下面是20℃时的表张（单位mN/m）水72.7苯28.9乙醇22.8丙酮23.7甲苯28.4已烷18.4苯酚40.9氯仿27.2纤维素45醋酸乙酯24尼龙66为46硅橡胶20PVC39聚氟乙烯28聚四氟乙烯18聚全氟丙烯16PE聚乙烯31PS苯乙烯33丙烯酸树脂39PET43环氧树脂47EVA乳液38酚醛树脂78脲醛树脂70聚氨酯树脂39以上数据不一定准确，更不是亲自测试，仅供参考。

从这些数据依稀可以看出来，从分子角度看极性大分子的往往张力也较大，也因此水性的很多涂料如聚氨酯水胶要多想办法降低表面张力来提高润湿性或铺展性，因为水的表面张力都大于常见的溶剂；而对于固体材料来说往往越硬熔点越高则表面能也越大，越硬其实也可以理解为分子极性越大，越刚，分子间越不易滑动，从这个角度它们都是统一的。

为什么会有液体表面张力？从微观上观察，液体表面内一薄层中的分子与液体内部分子受力情况是不一样的，这一薄层液体称为表面层。

我们知道，液体分子之间的距离比气体分子间的距离小得多，可以认为，液体分子基本上是彼此接触在一起的。

分子力与距离的关系如下图所示，存在一个平衡点。

在平衡点以内，分子间有强大的排斥力，而在平衡点稍外，则有随距离缓慢增加的吸引力。

通常在液体内部，分子间的平均距离略小于平衡距离，分子相互挤压，形成压力。

然而在表面层内情况就不一样了，在这里分子间的平均距离略大于平衡距离，分子相互吸引形成张力。

流体力学课程报告课题名称: 生活中的表面张力现象学生姓名：张XX学号：2010XXXXXX班级：XXXXXXXX专业：工程力学时间：2013年6月20日生活中的表面张力现象一、表面张力的定义表面张力，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，在该力的作用下液体的表面总是试图获得最小的、光滑的面积达到能量最低的状态，像是一层弹性的薄膜。

表面张力产生于流体与其他物质界面处，其量纲是单位长度的力和单位面积的能。

二、表面张力产生的原因1、分子力学角度的解释液体的内聚力是形成表面张力的原因。

在液体内部，每个分子都在每个方向都受到邻近分子的吸引力（也包括排斥力）。

因此，液体内部分子受到的分子力合力为零。

然而，在液体与气体的分界面上的液体分子在各个方向受到的引力是不均衡的（如图2-1），造成表面层中的分子受到指向液体内部的吸引力，并且有一些分子被“拉”到液体内部。

因此，液体会有缩小液面面积的趋势，在宏观上的表现即为表面张力现象。

图2-1 界面及内部液体分子受力示意图2、分子势能角度的解释液体内部分子周围有大量分子，因此，内部分子的分子势能较低。

然而，表面层中的分子周围的分子明显小于液体内部分子的，所以，表面层的分子有较高的分子势能。

为了达到低能量的稳定状态，表面层中的分子有向液体内部移动的趋势，从而导致表面层中的分子数量减少，宏观表现为液体表面积减小。

如图2-2所示。

图2-2 液体界面内外分子势能示意图三、生活中的表面张力现象1、肥皂膜中的表面张力——液面收缩性如图3-1所示，将一中间系有软质棉线的铁圈在肥皂液中浸泡，在整个铁圈表面会形成一张液膜，刺破棉线左侧处液膜，在液体表面张力作用下，棉线将向另一侧拉紧；若刺破另一侧液膜，棉线将向反方向拉紧。

图3-1 肥皂膜张紧单线现象如图3-2所示，刺破棉线圈中的液膜，整个棉线圈将向四周被拉紧。

图3-3肥皂膜张紧棉圈现象如图3-4所示，将用细铁丝做的U型框架的两导轨上安置一横向铁丝，铁丝能在导轨上自由运动而不脱落。