我們都曾觀察過，像針頭或刀片可以飄浮在水面上，雖然鐵的密度是水的8倍。我們也曾聽說過有些地方的泉水，可以在水面上支持錢幣而不沉，水面浮載這些物體時是藉液面的表面張力，水面構造像一層緊繃的橡皮膜托住物體。表面張力的由來是液面分子較液體內部分子不穩定，因此液體得設法爭取最小表面積，就像我們冬天睡覺會捲曲身體，以減少表面積，降低身體表面的散熱機會。就液體而言，液面分子吃虧，它和周圍分子結合不完全，而液體內部的分子在四面八方都有機會和其他分子結合（見圖五）。
當針頭在水面下陷之際，水的表面積會增加。水的表面積增加表示有些分子得從液體內部狀態移到表面狀態，這時外界得做功。表面張力的單位是力／長度，就像描寫橡皮膜張力時可單位寬度所能負荷的力來表示，也可以表示為功／面積，即增加單位表面積時，所得做的功。水的表面張力是70達因／公分或70耳格／(公分)2。
其實液體的表面張力和氣化熱有一個簡單的關係。假定一個溶液分子在溶液中，能和前後左右上下六側的分子結合，則氣化熱代表切斷六者關係時所需的能量，而表面張力則是代表切斷一側關係所需能量，因此兩者有一簡單整數比。水的表面張力會受溫度改變，例如冷水珠滴在桌面上可呈半球狀，但沸水珠卻呈扁平形狀。這是由於高溫時，分子間距離和動能都在增加，分子間作用的效果較為不重要，這時液體內部和表面分子的能量區別也顯得不明顯。上述有些泉水能支持錢幣的現象，相信泉水的低溫是一個因素。另一因素是水中的礦物質，在溶液中是離子形式，和水分子有強作用力，強於水分子之間的氫鍵，因此會增加水溶液內部和表面能量差距，這也就增強了表面張力。
物理教學示範實驗教室http://www.phy.ntnu.edu.tw/demolab/phpBB/viewtopic.php?topic=17651
要擴大一個一定體積的液體的表面，那麼需要向這個液體作功。表面張力的定義為在擴大一
個液體的表面時所作的功除以被增大的面積
由上面的定義可知不一樣
表面張力與周長有關的誤解來自於單位
但Ｎ／ｍ＝Ｎ＊ｍ／ｍ＾２＝Ｊ／ｍ＾２
表面張力真正的單位應該是以Ｊ／ｍ＾２
只有當界面接觸面積寬度極小,才能"退化"成N/m (寬度可忽略)
-----------------------------------------------------------------------------------------
分子間作用力作用力解釋http://210.60.224.4/ct/content/1986/00050197/0011.htm
表面張力成因(分子間內聚力)：引自WiKi
成因
用分子力解釋：液體的內聚力是形成表面張力的原因。在液體內部，每個分子都在每個方向都受到鄰近分子的吸引力（也包括排斥力），因此，液體內部分子受到的分子力合力為零。然而，在液體與氣體的分界面上的液體分子在各個方向受到的引力是不均衡的（見圖解），造成表面層中的分子受到指向液體內部的吸引力，並且有一些分子被「拉」到液體內部。因此，液體會有縮小液面面積的趨勢，在宏觀上的表現即為表面張力現象。
用分子勢能解釋：液體內部分子周圍有大量分子，因此，內部分子的分子勢能較低。然而，表面層中的分子周圍的分子明顯小於液體內部分子的，所以，表面層的分子有較高的分子勢能。為了達到低能量的穩定狀態，表面層中的分子有向液體內部移動的趨勢，從而導致表面層中的分子數量減少，宏觀表現為液體表面積減小。
沒有留言:
張貼留言