什麼是水的表面張力

2021-03-07 03:16:47 字數 5731 閱讀 6999

1樓:匿名使用者

多相體系中相之間存在著介面。習慣上人們僅將氣-液,氣-固介面稱為表面。

通常,由於環境不同,處於介面的分子與處於相本體內的分子所受力是不同的。在水內部的乙個水分子受到周圍水分子的作用力的合力為0,但在表面的乙個水分子卻不如此。因上層空間氣相分子對它的吸引力小於內部液相分子對它的吸引力,所以該分子所受合力不等於零,其合力方向垂直指向液體內部,結果導致液體表面具有自動縮小的趨勢,這種收縮力稱為表面張力。

將水分散成霧滴,即擴大其表面,有許多內部水分子移到表面,就必須克服這種力對體系做功——表面功。顯然這樣的分散體系便儲存著較多的表面能。

表面張力是物質的特性,其大小與溫度和介面兩相物質的性質有關。

在293k下水的表面張力為72.75×10-3 n·m-1,乙醇為22.32×10-3 n·m-1,正丁醇為24.

6×10-3n·m-1,而水-正丁醇(4.1‰)的介面張力為34×10-3 n·m-1。

表面張力的測值通常有多種方法,目前實驗室及教科書中,通常採用的測試方法為最大氣泡壓法.由於其器材易得,操作方法相對易於學生理解表面張力的原理,因而長期以來是教學的必備方法.

作為表面張力測試儀器的測試方法,通常有白金板法\白金環法\懸滴法\滴體積法\最大氣泡壓法等.

[編輯本段]定義及相關

(1)定義或解釋

①促使液體表面收縮的力叫做表面張力[1]。

②液體表面相鄰兩部分之間,單位長度內互相牽引的力。

(2)單位

表面張力的單位在si制中為牛頓/公尺(n/m),但仍常用達因/厘公尺(dyn/cm), 1dyn/cm = 1mn/m。

(3)說明

①表面張力的方向和液面相切,並和兩部分的分界線垂直,如果液面是平面,表面張力就在這個平面上。 如果液面是曲面,表面張力就在這個曲面的切面上。

②表面張力是分子力的一種表現。它發生在液體和氣體接觸時的邊界部分。是由於表面層的液體分子處於特殊情況決定的。

液體內部的分子和分子間幾乎是緊挨著的,分子間經常保持平衡距離,稍遠一些就相吸,稍近一些就相斥,這就決定了液體分子不像氣體分子那樣可以無限擴散,而只能在平衡位置附近振動和旋轉。在液體表面附近的分子由於只顯著受到液體內側分子的作用,受力不均,使速度較大的分子很容易衝出液面,成為蒸汽,結果在液體表面層(跟氣體接觸的液體薄層)的分子分布比內部分子分布來得稀疏。相對於液體內部分子的分布來說,它們處在特殊的情況中。

表面層分子間的斥力隨它們彼此間的距離增大而減小,在這個特殊層中分子間的引力作用佔優勢。因此,如果在液體表面上任意劃一條分界線mn把液面分成a、b兩部分,如圖所示。f表示a部分表面層中的分子對b部分的吸引力,f6表示右部分表面層中的分子對a部分的吸引力,這兩部分的力一定大小相等、方向相反。

這種表面層中任何兩部分聞的相互牽引力,促使了液體表面層具有收縮的趨勢,由於表面張力的作用,液體表面總是趨向於盡可能縮小,因此空氣中的小液滴往往呈圓球形狀。

③表面張力f的大小跟分界線mn的長度成正比。可寫成f=σl或σ=f/l。

比值σ叫做表面張力係數,它的單位常用dyn/cm。在數值上表面張力係數就等於液體表面相鄰兩部分間單位長度的相互牽引力。

液膜表面張力係數=液膜的表面能/液膜面積=f表面張力/(2*所取線段長)。

表面張力係數與液體性質有關,與液面大小無關。

[編輯本段]表面張力在自然界

在自然界中,我們可以看到很多表面張力的現象和對張力的運用。比如,露水總是盡可能的呈球型,而某些昆蟲則利用表面張力可以漂浮在水面上。

2樓:紫雲孤飛

分子引力在水面的表現形式,其本質應該是分子間相互作用力。就像

什麼是水的表面張力

3樓:陽光點的燦爛點

促使液體表面收縮的力叫做表面張力。液體表面相鄰兩部分之間,單位長度內互相牽引的力。表面張力的方向和液面相切,並和兩部分的分界線垂直,如果液面是平面,表面張力就在這個平面上.

如果液面是曲面,表面張力就在這個曲面的切面上。

表面張力的形成同處在液體表面薄層內的分子的特殊受力狀態密切相關。表面張力的存在形成了一系列日常生活中可以觀察到的特殊現象。例如:

截面非常小的細管內的毛細現象、肥皂泡現象、液體與固體之間的浸潤與非浸潤現象等。

4樓:雨晴讀書

1、定義:液體表面任意二相鄰部分之間垂直於它們的單位長度分界線相互作用的拉力。

2、具體表現:表面張力的形成同處在液體表面薄層內的分子的特殊受力狀態密切相關。表面張力的存在形成了一系列日常生活中可以觀察到的特殊現象。

例如:截面非常小的細管內的毛細現象、肥皂泡現象、液體與固體之間的浸潤與非浸潤現象等

5樓:匿名使用者

1.液體,原來液體與氣體相接觸時,會形成乙個表面層,在這個表面層內存在著的相互吸引力就是表面張力,它能使液面自動收縮。表面張力是由液體分子間很大的內聚力引起的.

不光液體與氣體之間的表面層,液體與固體器壁之間也存在著「表面層」,這一液體薄層通常叫做附著層,它也一樣存在著表面張力。這一表面張力決定了液體和固體接觸時,會出現兩種現象:不浸潤和浸潤現象。

水銀掉到玻璃上,是呈現出球形,也就是說,水銀與玻璃的接觸面具有收縮趨勢,這種現象為不浸潤。而水滴掉到玻璃上,是慢慢地沿玻璃散開,接觸面有擴大趨勢,這種現象為浸潤。水銀雖然不能浸潤玻璃,但是用稀硫酸把鋅板擦乾淨後,再在板上滴上水銀,我們將會看到,水銀慢慢地沿鋅板散開,而不再呈球形。

所以說,同一種液體能夠浸潤某些固體,而不能浸潤另一些固體。水銀能浸潤鋅,而不能浸潤玻璃;水能浸潤玻璃,而不能浸潤石蠟。

2.表面張力與分子間作用力呈線形相關,但不能比較它們兩個的大小.水分子汽化最終克服的是分子間作用力.

.表面張力是分子力的一種巨集觀表現,在內聚力的作用下,表面層液體分子的移動總是盡量地使表面積減小.在液體表面形成一層彈性薄膜,這樣便出現了表面張力.表面張力起源於分子引力,從其作用效果來看,它屬一種拉力.

你自己裝滿一盆滿水 然後用手輕輕感覺一下水表面.會有乙個拉力拈著你的『那就是水的表面張力

6樓:長風九歌

表面張力

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表面張力使得這只蟲能在水面行走

這朵花未被淹沒,要多得表面張力表面張力是一種物理效應,它使得液體的表面總是試圖獲得最小的、光滑的面積,就好像它是一層彈性的薄膜一樣。其原因是液體的表面總是試圖達到能量最低的狀態。

廣義地所有兩種不同物態的物質之間介面上的張力被稱為表面張力。表面張力的符號是σ或γ,單位是牛頓/公尺。

目錄 [隱藏]

1 效應

2 定義

2.1 熱力學定義

3 成因

3.1 模型正確的地方

3.2 當心誤解

4 後果

5 測量

6 數值

7 與溫度和成分的關係

8 歷史

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效應 一些昆蟲如水黽可以利用表面張力在水面上爬行,非常扁的物體如剃鬚刀片或鋁膜也可以通過表面張力浮在水面上。

在表面張力高的情況下水不易浸濕物體,它會從物體表面**。洗衣粉的作用之一就是降低水的表面張力。

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定義 要擴大乙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乙個液體的表面時所作的功除以被增大的面積。因此表面張力也可以被看作是表面能的密度。

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熱力學定義

熱力學對表面張力的廣義定義為:

表面張力σ是在溫度t和壓力p不變的情況下吉布斯自由能g對面積a的偏導數:

吉布斯自由能的單位是能量單位,因此表面張力的單位是能量/面積。

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成因 表面張力是由組成乙個物態的分子和原子之間的吸引力。表面或物態之間的介面可以被近似地看作是乙個切面,而表面張力則可以被看作是每個面積單位上的未滿足的化學價的能量。對巨集觀系統來說表面張力與表面的形狀無關。

這個解釋是乙個比較簡化的解釋,它也可能會造成誤會。

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模型正確的地方

表面張力是由物態內部的吸引力導致的,拿液體為例,液體內部分子之間的吸引力一般比氣體中分子之間或氣體與液體之間的分子之間的吸引力要大。

表面張力的起因實際上是介面所造成的不對稱。

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當心誤解

表面張力是乙個位於表面內的力,而不是乙個施加於表面上的力。表面張力不一定垂直於表面。

一般來說乙個物態內部的原子或分子在穩定的狀態下即受到吸引力又受到互相之間的排斥力。兩種力平衡。在這種狀態下原子或分子之間的平均距離大致相同。

在模型中為了簡略起見沒有提到排斥力,但假如缺乏排斥力的話,那麼原子或分子就會被吸引力加速而更加緊密。由於表面的原子或分子受到的界面對面的排斥力比較小,因此介面的原子或分子之間的距離比內部的原子或分子之間的距離大,這裡的原子或分子的密度比較小,相對於物態內部而言其原子或分子的能量比較高,而這個能量的增高就表面張力的原因。

表面張力是乙個內力,即使在平衡的狀態下表面張力也存在。比如假如乙個物質的氣態和液態同時平衡存在的情況下,則兩態之間的邊界不變動,也就是說,在介面上沒有垂直於介面的力存在。

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後果 表面張力促使液體縮小其表面面積,來減少未滿足的化學價。由於球面是同樣體積下面積最小的體,因此在沒有外力的情況下(比如在失重狀態下),液體在平衡狀態下總是呈球狀。

在液體滴(比如水滴)中,或在液體內的氣泡裡,由於表面張力介面上的壓力比液體內部的壓力高。出於同理在肥皂泡內部的壓力比外部高。描寫這個壓力差的公式是楊-拉普拉斯公式。

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測量 使用環、片、張力表或毛細現象可以測量表面張力。

人們也可以對懸著的液滴進行光學分析和測量來確定液體的表面張力。

下面列舉了一些測量方法:

掛環法:這是測量表面張力的經典方法,它甚至可以在很難浸濕的情況下被使用。用乙個初始浸在液體的環從液體中拉出乙個液體膜(類似肥皂泡),同時測量提高環的高度時所需要施加的力。

威廉公尺平板法:這是一種萬能的測量方法,尤其適用於長時間測量表面張力。測量的量是一塊垂直於液面的平板在浸濕過程中所受的力。

旋轉滴法:用來確定介面張力,尤其適應於張力低的或非常低的範圍內。測量的值是乙個處於比較密集的物態狀態下旋轉的液滴的直徑。

懸滴法:適用於介面張力和表面張力的測量。也可以在非常高的壓力和溫度下進行測量。測量液滴的幾何形狀。

最大氣泡法:非常適用於測量表面張力隨時間的變化。測量氣泡最高的壓力。

滴體積法:非常適用於動態地測量介面張力。測量的值是一定體積的液體分成的液滴數量。

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數值 水在20攝氏度時的表面張力為0.073n/m。一下資料也都是20°c時的測量資料:

液體 表面張力

mn/m

丙酮 23,3

苯 28,9

乙醇 22,55

n-己烷 18,4

甲醇 22,60

n-戊烷 16,0

聚乙烯 36,1

聚醚酮 46,0

聚四氟乙烯 22,5

汞 476

水 72,75

相對而言水的表面張力相當高,只有汞的表面張力要高得多。水的表面張力隨溫度t變化的經驗近似方程為:

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與溫度和成分的關係

表面活性劑降低表面張力。這個效應可以描寫為乙個相對於表面張力相反的平行壓π。不過π並不是真的壓力,它的單位與表面張力相同。

液面附近的空氣中的液體蒸汽壓已達到飽和,假如有其它蒸汽滲入的話表面張力會改變很大。

一般表面張力隨溫度公升高而降低。在臨界點其值下降到0。描寫這個關係的是約特弗斯公式。

什麼叫表面張力什麼是表面張力?

表面張力是分子力的一種表現。它發生在液體和氣體接觸時的邊界部分。是由於表面層的液體分子處於特殊情況決定的。液體內部的分子和分子間幾乎是緊挨著的,分子間經常保持平衡距離,稍遠一些就相吸,稍近一些就相斥,這就決定了液體分子不像氣體分子那樣可以無限擴散,而只能在平衡位置附近振動和旋轉。在液體表面附近的分子...

關於表面張力對液滴大小的影響關於表面張力對液滴大小的影響

前兩問的回答都是否定的。環境不改變時控制液滴的大小的方法之一是改變管口高度。管口越高,液滴的重力勢能越大,所能轉化為的動能越多,下落速度越快,液滴越大。當液滴下落速度較小時呈球形,直徑小於1公釐 速度稍大時呈梨形,直徑在1 2公釐之間 速度更大時呈下方有凹陷的球缺形,直徑在2 4公釐間 速度最大時 ...

物理表面張力題,一道關於表面張力的物理題目

你可bai以把水的表面張力理解為du水平拉力zhi,在初始條件dao下,泡沫板受到均勻 專的水表面張力,屬所以處於靜止狀態。當肥皂液滴入時,水的表面張力被破壞而減小,所以肥皂水的位置相當於拉力變小,那麼泡沫板會向肥皂水的另外一側移動,也就水相互分離。你可以試著將乙個去掉金屬頭子的原子筆心漂浮在水面上...