相關原理

表面張力



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    你是否曾看過荷葉片上的露水, 形成很多圓珠子在葉上滾來滾去,
你是否曾看過相同的桌面滴上的水呈圓珠狀;而滴上酒精卻是攤平的?
另外,天上下來的雨滴也是呈球形的,為什麼呢?
答案:就是液體的表面張力。

    表面張力是什麼?簡單的以水說明。
在一杯水內部的水分子受到四面八方的吸引力,各方向的受力皆相等,也因此其合力為零。但在水表面的分子所內部其它水分子的吸引力,但是水面外部的引力並不均勻,如下圖,結果合成一往水內部的合力。因此,水的表面具有較高的能量,而單位液面所多出來的自由能,即稱之為表面張力。而這個表面層約只有幾個分子厚。    
 

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    上面的說明好像抽象了些,簡單一點說,表面張力是描述液體想要使自己表面積達到最小的趨勢。表面積越小,多出的表面位能也就越少,液體也就越穩定。考慮一定體積但不同形狀的,球形體的表面積最小(你知道怎麼證明嗎?),那麼浮懸在空中的液體,必成球形(不考慮重力位能)。

方法說明:
    表面有表面張力,所以當我們用一環浸在液體中,再提到表面以上時,液體表面積將增加,即需要作功,此功等於增加的表面積乘以表面張力,也就是需要用力去提起金屬環。

                                                                                                                            

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設環長為l ,液面至金屬環提上到液膜破裂的距離為,而且因為薄液膜有兩個面,所以實際上表面積的增加有兩倍,即2lh,故所作的功     

    

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其中是表面張力,表拉力。假設已知純水的表面張力T1,那麼只要測定純水與待測液體相對應的拉力F1與F2,則待測液體的表面張力T2

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