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什么是水的表面张力?

来源:本站发布时间:2022-02-22

       小编有一次无意中在阳台上浇花,结果水浇得过多,水流顺着花盆溢满出来。流出的水慢慢向阳台的低洼处流动。明显的可以看见,流出的水的边沿是呈现一种弧线,它们就像八爪鱼一样不断的向前行进。而且低处部分往高处部分延伸的很长一段水流都是明显高出地面的。而且水的厚度基本没有任何区别。并且并不会像我们认为的水流会往前端凝聚,而形成的前端水面的厚度要明显高于后面的水的厚度(这个厚度是指与地面的相对高度)。
       当水流经过一小团独立的水时,明显感觉到流水与水团相融的时候,水流明显的有一个颤动现象。随着时间的推移,这滩水会慢慢的挥发到空中,不留一丝的痕迹。
       我们也经常在早起锻炼的时候,观察路边花草的叶子上遗留一颗颗水珠,这些水珠呈现椭圆形或者趋向于球体。尤其是荷叶上,水珠还会随着叶子的摇动,在叶面上滚来滚去,形状会有所改变,但是基本都能看出其形状都是趋向于球体的方向的形状凝聚。水珠并不会扩散开来依附在叶子的表面形成一层水膜。
       我们有时往水杯里加水,水与杯口齐平的时候,依然还可以添加少量的水进去,水明显要高于杯口而不会溢出来。
       其实这些现象我们都可以理解为表面张力的作用。
       那么什么是表面张力呢?它们又是以什么方式形成这种力的存在的呢?
       根据现代物理学对表面张力的定义为:促使液体表面收缩的力叫做表面张力。液体表面相邻两部分之间,单位长度内互相牵引的力。
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。习惯上人们将气态和液态,气态和固态物体之间的界面称为表面。
       通常,由于环境的不同,处于表面的分子与处于物体(液态的水团也属于一个物体)内部的分子所受力是不相同的。在水团的内部的一个水分子受到周围水分子的作用力的合力为0。
       但在表面的一个水分子却不是如此。因为上层空间的水分子对它的吸引力小于内部液体中的分子对它的吸引力,所以该分子所受合力不等于零。其合力方向垂直指向液体内部,结果导致液体表面具有自动缩小的趋势,这种收缩力称为表面张力。
       水分子蒸发成雾滴,就扩大了其表面,有许多内部水分子移到表面,这些分散的分子便存在较多的表面能。分子要脱离这个表面,就必须克服这种表面能的束缚。
       表面张力是物质的特性,其大小与温度和界面两种不同物质的性质有关。
       表面张力是分子力的一种表现。它发生在液体和气体,液态与固态相接触时的边界部分。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。
       这是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。
       这种表面层中任何两部分的相互牵引力,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。

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