相关原理

表面张力



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    你是否曾看过荷叶片上的露水, 形成很多圆珠子在叶上滚来滚去,
你是否曾看过相同的桌面滴上的水呈圆珠状;而滴上酒精却是摊平的?
另外,天上下来的雨滴也是呈球形的,为什么呢?
答案:就是液体的表面张力。

    表面张力是什么?简单的以水说明。
在一杯水内部的水分子受到四面八方的吸引力,各方向的受力皆相等,也因此其合力为零。但在水表面的分子所内部其它水分子的吸引力,但是水面外部的引力并不均匀,如下图,结果合成一往水内部的合力。因此,水的表面具有较高的能量,而单位液面所多出来的自由能,即称之为表面张力。而这个表面层约只有几个分子厚。    
 

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    上面的说明好像抽象了些,简单一点说,表面张力是描述液体想要使自己表面积达到最小的趋势。表面积越小,多出的表面位能也就越少,液体也就越稳定。考虑一定体积但不同形状的,球形体的表面积最小(你知道怎么证明吗?),那么浮悬在空中的液体,必成球形(不考虑重力位能)。

方法说明:
    表面有表面张力,所以当我们用一环浸在液体中,再提到表面以上时,液体表面积将增加,即需要作功,此功等於增加的表面积乘以表面张力,也就是需要用力去提起金属环。

                                                                                                                            

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设环长为l ,液面至金属环提上到液膜破裂的距离为,而且因为薄液膜有两个面,所以实际上表面积的增加有两倍,即2lh,故所作的功     

    

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其中是表面张力,表拉力。假设已知纯水的表面张力T1,那么只要测定纯水与待测液体相对应的拉力F1与F2,则待测液体的表面张力T2

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