物质的表面张力
从日常的生活中,人们可以观察到露珠、雨滴呈球状,汞面呈凸透镜状,汽泡自动缩小,固体表面对气体分子的吸附等等。这些现象都产生在物质的表面(相界面),它们都与表面层分子特有的性质有关。
体系表面层的性质不同于体系内部,分子受到周围分子的吸引力,且在各个方向上受力相同,合力为零,而分子则不然,它一方面受到液体内部分子的作用,另一方面受到液体外气体(或蒸—由于气相中的气体或蒸汽密度与液体的密度相比是非常小的,它对分子的吸引力可以忽略不计,因此表面层分子只受到内部分子的吸引力,其合力垂直于液面且指向液体内部。
液体表面层的分子由于受到内部分子的吸引,都趋景挤向液体内部,使其位能降低,在低温冷库中液体表面积尽量缩小。因此,在恒温恒压下,体系处于平衡状态时,总是力图降低其势位。从宏观上看,液体表面就好象是一张拉紧了的弹性膜,沿表面切线方向存在着使其表面缩小的作用力,叫做表面张力。在一边可以移动的金属丝框中,铺以一层肥皂膜的实验,证实了表面张力的存在。
表面张力可以用对抗缩小表面作用的平衡力来度量,通常所说的表面张力,是指在与作用方向垂直的单位长度线段上的比表面张力,简称表面张力,以a表示,单位为牛.米(N.m)。平面的表面张力处于平面上,曲面的表面张力处在以作用点为切点的平面上。
不仅液一气界面上有表面张力,任何能形成界面的体系(如固一气、固一液等),在其界面都有界面张力。对于多数物质,表面张力随温度的升高而降低,其原因是当温度升高时,分子的热运动增强,体积膨胀,液相中分子距离增大,内层分子对表面层分子的吸引力减弱所致。
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