表面張力是一種特殊的力，它是液體（純凈液體、溶液）性質(zhì)的一種表現．從微觀(guān)上看，表面張力是因液體麥面薄層（約10-9米，并非幾何面）內分子間的相互作用，它不同于液體內部分子間的相互作用，從而使液體表面層具有一種特殊性質(zhì)．表面張力是分子力的一種宏觀(guān)表現，在內聚力的作用下，表面層液體分子的移動(dòng)總是盡量地使表面積減?。谝后w表面形成一層彈性薄膜，這樣便出現了表面張力．表面張力起源于分子引力，從其作用效果來(lái)看，它屬一種拉力．
不同液體表面張力不同，是由于它們有不同的摩爾體積、分子極性和分子力．分子間作用力越大，密度越大，越不容易蒸發(fā)的液體，其表面張力越大，比如：水分子是由氫鍵締合的，因此水的表面張力較大．液態(tài)汞原子是由金屬鍵締合的，其表面張力更大．一般液體表面張力系數約為40×10-3N／m左右．
液體能否浸潤固體，與其表面張力有關(guān)．表面張力系數小者（30×10-3N／m左右），幾乎能浸潤一切固體；水的表面張力系數較大．它只能浸潤某些固體．汞的表面張力系數更大，則僅能浸潤某些金屬．
表面張力系數是表征表面張力大小的物理量，是討論液體表面現象、了解液體性質(zhì)的重要物理參量．它與溫度、壓強、密度、純度、氣相或液相組成以及液體種類(lèi)等有關(guān)，通常，密度小、容易蒸發(fā)的液體其表面張力系數較?。簹?、液氦的表面張力系數很小，汞則很大．
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從力的角度分析：由于液體表面層分子顯著(zhù)地受到液體內部分子引力的作用（這其間也存在著(zhù)分子斥力，只是分子引力占了優(yōu)勢）．表面層外氣體或其它液體分子的作用很?。谑?，表面層內分子受力上、下不均，所以表面層分子僅受到了一指向液體內部的合引力，這一引力導致了表面層分子有向液體內部運動(dòng)的趨勢，宏觀(guān)上便表現出液體表面具有自動(dòng)收縮的趨勢．
從能量的角度分析：由于液體表面層內出現了一個(gè)指向液體內部、自液面而下逐漸增強的分子引力場(chǎng)．液體分子由液體內部進(jìn)入分子引力場(chǎng)，需要外力做功，其分子勢能將增大（類(lèi)似重力場(chǎng)中舉起重物），而液體分子由表面進(jìn)入液體內部，其勢能會(huì )減?。?lèi)似重力場(chǎng)中下落物體）．因任何物體的勢能總有減小的傾向，以便使其穩定（勢能小原理），所以表面層的分子總想進(jìn)入液體內部以獲得“安穩”，從而使表面層分子的總勢能盡可能減?。@一趨勢宏觀(guān)上使表面積趨于減小，即液面具有自動(dòng)收縮的趨勢．
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*，表面張力及其形成和分子引力有著(zhù)密切的關(guān)系．那么，與液面共面相切的宏觀(guān)力——表面張力，和垂直液面指向液體內部的微觀(guān)力——分子引力合力，二者的如何理解？
如前所述，液體表面層的分子因受到指向液體內部的拉力——分子引力的作用．表面層分子總要盡可能地向液體內部鉆．這樣一來(lái)，宏觀(guān)上整個(gè)液面就會(huì )處在一種張緊的狀態(tài)，表面上出現張力，即和液體表面共面且相切的表面張力．分子引力、表面張力的可用下面的事例說(shuō)明類(lèi)比：一直位于水平面上的小車(chē)，通過(guò)一個(gè)定滑輪在垂直向下的拉力作用下，該車(chē)上便會(huì )有一沿水平方向的力．分子引力和表面張力的關(guān)系是：前者為因，后者為果
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表面張力一般隨溫度升高而減小，因為溫度升高，分子熱運動(dòng)加劇，液體分子之間距離增大．相互吸引力將減小，所以表面張力要相應地減?。竭_臨界溫度（物質(zhì)以液態(tài)形態(tài)出現的高溫度）時(shí)，表面張力減小到零．通常表面張力和溫度的關(guān)系成一直線(xiàn)；也有的表面張力雖隨溫度增加而減小，但不是直線(xiàn)關(guān)系；有的二者關(guān)系則更復雜．表1是不同溫度下水的表面張力系數值．
表
1（第二行數值均乘以10-3）
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表面張力和液體表面接觸的物質(zhì)有關(guān)．通常不說(shuō)明接觸物質(zhì)的表面張力值，是液體和該液體的飽和蒸汽或含有其飽和蒸汽的空氣接觸時(shí)的數值．如果接觸的物質(zhì)是別的氣體或液體，那么表面張力將發(fā)生變化，這有點(diǎn)類(lèi)似于物體間的動(dòng)摩擦因數，如木塊與鐵塊，木塊與冰塊之間的動(dòng)摩擦因數就不一樣·表2是20℃下水與不同物質(zhì)接觸時(shí)的表面張力系數值．
表2 5 純凈液體中溶有不同種類(lèi)的物質(zhì)時(shí)，由于溶液中部分溶質(zhì)分子進(jìn)入到溶液的表面層．如此，表面層的結構將變化，分子組成將會(huì )改變，分子間作用力也會(huì )隨之發(fā)生變化，所以表面張力將改變．如：水中溶入酸、酯等物時(shí)，其表面張力（系數）相對純水會(huì )減小，并隨溶液濃度增加而漸?。?font face="Times New Roman">20
純凈液體的表面張力系數和液體表面的大小無(wú)關(guān)，但有時(shí)表面張力系數也和表面的大小有關(guān)，溶解了活性表面物質(zhì)的液體（如肥皂水）便是如此．
、表面張力和雜質(zhì)的關(guān)系、表面張力和表面接觸物質(zhì)的關(guān)系、表面張力和溫度的關(guān)系、表面張力和分子引力的解釋、液體表面具有收縮趨勢的微觀(guān)解釋版權所有 © 2024 美國科諾工業(yè)有限公司 （戰略投資公司：上海梭倫信息科技有限公司） 備案號：滬ICP備05051428號-4 技術(shù)支持：化工儀器網(wǎng) 管理登陸 GoogleSitemap
