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表面张力及影响因素
表面张力（surface tension）
如果在活动边框上挂一重物，
使重物质量W2与边框质量W1所产生 的重力F（F=（W1+W2）g）与总的 表面张力大小相等方向相反，则金 属丝不再滑动。
这时
F 2 l
l是滑动边的长度，因膜有两个
面，所以边界总长度为2l， 就是作
用于单位边界上的表面张力。
（a）
（b）
界面张力与温度的关系
温度升高，界面张力下降，当达到临界温度Tc时， 界面张力趋向于零。这可用热力学公式说明：
因为 dG SdT VdP dA BdnB
运用全微分的性质，可得：
B
( A S)T,P,nB( T)A,P,nB
等式左方为正值，因为表面积增加，熵总是增加 的。所以 随T的增加而下降。
表面熵和表面总能
表面熵 是指在等温等压下，一定量的液体增加单位表面
积时熵的增量。 Ss S AT,p,ni T A,p,ni
上式表明，可利用实验可测的量来得到难以从实验上测定 的表面熵值。 已知一般液体的表面张力温度系数为负值，因此表面熵在 一般情况下应为正值。这可看成将分子从液体内部迁移到 表面，由于分子间力减少，分子排列从有序到无序必引起 熵增。换言之，表面熵为正值可理解为是表面层疏松化的 结果。
Vm2/3 =k（Tc-T） Vm2/3 =k（Tc-T） 表面，由于分子间力减少，分子排列从有序到无序必引起 由于以线圈为边界的两边表面张力大小相等方向相反，所以线圈成任意形状可在液膜上移动，见(a)图。 这可用热力学公式说明： (金属键)> (离子键)> (极性共价键)> (非极性共价键) 表面，由于分子间力减少，分子排列从有序到无序必引起 由于右方两项均为正值，因此 可见，构成界面的两相性质不同及分子内存在着相互作用力是产生表面自由能的原因。 运用全微分的性质，可得： 上式表明，p增加，γ增加 液体表面为什么会存在张力是一个长期困扰表面化学家的问题，实际上，表面张力同样是分子间存在相互作用力的结果。 p增加，气体在液体表面上的吸附使表面能降低（吸附放热），因此γ减小
显然，上式右方第一和第二项分别代表扩展单位表面
积的可逆功和可逆热（ QR TS ）。扩展表面时，
为使体系温度不变，必须吸热。若为绝热过程，则扩
展表面必须使T下降。
由于右方两项均为正值，因此
U s
A
T , p ,nis
即表面总能大于它的表面自由能，若与热力学第一定
律比较，表面总能为表面功和表面热的加和。
压力的影响
但从有关公式可知 上式表明，p增加，γ增加
p
T,A
V A
T,
p
实验结果是，在某些情况下p增加，γ减小。这可用气体吸附或 溶解来解释，但在另一些情况下，p增加，γ增加。显然，这与 上述解释相反。 可见，压力对表面张力的影响相当复杂，这是因为增加压力必 须引入第二组分（如惰性气体），而第二组分又往往会通过吸 附或溶解来影响表面张力。当第二级分的吸附或溶解对表面张 力的影响远远超过压力本身的作用则往往表现为第一种情况， 而当吸附或溶解的影响很小时，则又表面为第二种情况。
表面自由能和表面张力的微观解释
由于表面相分子处于一合力指向液体内部的不对称力场 之中，因此，表面层分子有离开表面层进入体相的趋势。 这一点可从液体表面的自动收缩得以证明。这也说明了处 于表面层的分子具有比体相内部的分子更高的能量。
换言之，增加液体的表面积就必须把一定数量的内部分 子迁移到表面上，要完成这个过程必须借助于外力做功。 因此，体系获得的能量便是表面过剩自由能。可见，构成 界面的两相性质不同及分子内存在着相互作用力是产生表 面自由能的原因。
表面张力（surface tension）
表面张力（surface tension） 由于表面相分子处于一合力指向液体内部的不对称力场之中，因此，表面层分子有离开表面层进入体相的趋势。 由于表面相分子处于一合力指向液体内部的不对称力场之中，因此，表面层分子有离开表面层进入体相的趋势。 这一点可从液体表面的自动收缩得以证明。 温度升高，表面张力下降。
U
表面熵和表面总能
A
T , p,nA
表面总能 是指在恒温恒压下，增加单位面积时体系内能
的增量。即
U A T , p , n A
根据吉布斯界面模型，且体系为纯液体,对吉布斯界面，
有 Vs0
因此
Us
AT,p,nis
Ss
T AT,p,nisTsT
A, p,nis
表面熵和表面总能
表面张力（surface tension）
表面张力（surface tension）
如果在金属线框中间系一线圈，
一起浸入肥皂液中，然后取出，上
面形成一液膜。
(a)
由于以线圈为边界的两边表面张 力大小相等方向相反，所以线圈成 任意形状可在液膜上移动，见(a)图。
如果刺破线圈中央的液膜，线 圈内侧张力消失，外侧表面张力立 (b) 即将线圈绷成一个圆形，见(b)图， 清楚的显示出表面张力的存在。
压力的影响
压力与表面张力关系的实验研究不易进行，一般说来，压 力对表面张力的影响可以从下面三个方面考虑 a. p增加，两相间密度差减少，γ减小 b. p增加，气体在液体表面上的吸附使表面能降低（吸附
放热），因此γ减小 c. p增加，气体在液体中的溶解度增大，表面能降低 以上三种情况均表明， p增加，γ减小
界面张力与温度的关系
Ramsay和Shields提出的 与T的经验式较常用:
Vm2/3 =k（Tc-T）
式中Vm为摩尔体积，k为普适常数，对非极性液
体，k =2.2×10-7 J·K-1 。
影响表面张力的因素
（1）分子间相互作用力的影响 对纯液体或纯固体，表面张力决定于分子间形成
的化学键能的大小，一般化学键越强，表面张力越大。
(金属键)> (离子键)> (极性共价键)> (非极性共价键)
两种液体间的界面张力，界于两种液体表面张力之间。
（2）温度的影响 温度升高，表面张力下降。 （3）压力的影响
表面张力一般随压力的增加而下降。因为压力增 加，气相密度增加，表面分子受力不均匀性略有好转。 另外，若是气相中有别的物质，则压力增加，促使表 面吸附增加，气体溶解度增加，也使表面张力下降。
表面张力（surface tension）
如果在活动边框上挂一重物，
使重物质量W2与边框质量W1所产生 的重力F（F=（W1+W2）g）与总的 表面张力大小相等方向相反，则金 属丝不再滑动。
这时
F 2 l
l是滑动边的长度，因膜有两个
面，所以边界总长度为2l， 就是作
用于单位边界上的表面张力。
（a）
（b）
界面张力与温度的关系
温度升高，界面张力下降，当达到临界温度Tc时， 界面张力趋向于零。这可用热力学公式说明：
因为 dG SdT VdP dA BdnB
运用全微分的性质，可得：
B
( A S)T,P,nB( T)A,P,nB
等式左方为正值，因为表面积增加，熵总是增加 的。所以 随T的增加而下降。
表面熵和表面总能
表面熵 是指在等温等压下，一定量的液体增加单位表面
积时熵的增量。 Ss S AT,p,ni T A,p,ni
上式表明，可利用实验可测的量来得到难以从实验上测定 的表面熵值。 已知一般液体的表面张力温度系数为负值，因此表面熵在 一般情况下应为正值。这可看成将分子从液体内部迁移到 表面，由于分子间力减少，分子排列从有序到无序必引起 熵增。换言之，表面熵为正值可理解为是表面层疏松化的 结果。
Vm2/3 =k（Tc-T） Vm2/3 =k（Tc-T） 表面，由于分子间力减少，分子排列从有序到无序必引起 由于以线圈为边界的两边表面张力大小相等方向相反，所以线圈成任意形状可在液膜上移动，见(a)图。 这可用热力学公式说明： (金属键)> (离子键)> (极性共价键)> (非极性共价键) 表面，由于分子间力减少，分子排列从有序到无序必引起 由于右方两项均为正值，因此 可见，构成界面的两相性质不同及分子内存在着相互作用力是产生表面自由能的原因。 运用全微分的性质，可得： 上式表明，p增加，γ增加 液体表面为什么会存在张力是一个长期困扰表面化学家的问题，实际上，表面张力同样是分子间存在相互作用力的结果。 p增加，气体在液体表面上的吸附使表面能降低（吸附放热），因此γ减小
显然，上式右方第一和第二项分别代表扩展单位表面
积的可逆功和可逆热（ QR TS ）。扩展表面时，
为使体系温度不变，必须吸热。若为绝热过程，则扩
展表面必须使T下降。
由于右方两项均为正值，因此
U s
A
T , p ,nis
即表面总能大于它的表面自由能，若与热力学第一定
律比较，表面总能为表面功和表面热的加和。
压力的影响
但从有关公式可知 上式表明，p增加，γ增加
p
T,A
V A
T,
p
实验结果是，在某些情况下p增加，γ减小。这可用气体吸附或 溶解来解释，但在另一些情况下，p增加，γ增加。显然，这与 上述解释相反。 可见，压力对表面张力的影响相当复杂，这是因为增加压力必 须引入第二组分（如惰性气体），而第二组分又往往会通过吸 附或溶解来影响表面张力。当第二级分的吸附或溶解对表面张 力的影响远远超过压力本身的作用则往往表现为第一种情况， 而当吸附或溶解的影响很小时，则又表面为第二种情况。
表面自由能和表面张力的微观解释
由于表面相分子处于一合力指向液体内部的不对称力场 之中，因此，表面层分子有离开表面层进入体相的趋势。 这一点可从液体表面的自动收缩得以证明。这也说明了处 于表面层的分子具有比体相内部的分子更高的能量。
换言之，增加液体的表面积就必须把一定数量的内部分 子迁移到表面上，要完成这个过程必须借助于外力做功。 因此，体系获得的能量便是表面过剩自由能。可见，构成 界面的两相性质不同及分子内存在着相互作用力是产生表 面自由能的原因。
表面张力（surface tension）
表面张力（surface tension） 由于表面相分子处于一合力指向液体内部的不对称力场之中，因此，表面层分子有离开表面层进入体相的趋势。 由于表面相分子处于一合力指向液体内部的不对称力场之中，因此，表面层分子有离开表面层进入体相的趋势。 这一点可从液体表面的自动收缩得以证明。 温度升高，表面张力下降。
U
表面熵和表面总能
A
T , p,nA
表面总能 是指在恒温恒压下，增加单位面积时体系内能
的增量。即
U A T , p , n A
根据吉布斯界面模型，且体系为纯液体,对吉布斯界面，
有 Vs0
因此
Us
AT,p,nis
Ss
T AT,p,nisTsT
A, p,nis
表面熵和表面总能
表面张力（surface tension）
表面张力（surface tension）
如果在金属线框中间系一线圈，
一起浸入肥皂液中，然后取出，上
面形成一液膜。
(a)
由于以线圈为边界的两边表面张 力大小相等方向相反，所以线圈成 任意形状可在液膜上移动，见(a)图。
如果刺破线圈中央的液膜，线 圈内侧张力消失，外侧表面张力立 (b) 即将线圈绷成一个圆形，见(b)图， 清楚的显示出表面张力的存在。
压力的影响
压力与表面张力关系的实验研究不易进行，一般说来，压 力对表面张力的影响可以从下面三个方面考虑 a. p增加，两相间密度差减少，γ减小 b. p增加，气体在液体表面上的吸附使表面能降低（吸附
放热），因此γ减小 c. p增加，气体在液体中的溶解度增大，表面能降低 以上三种情况均表明， p增加，γ减小
界面张力与温度的关系
Ramsay和Shields提出的 与T的经验式较常用:
Vm2/3 =k（Tc-T）
式中Vm为摩尔体积，k为普适常数，对非极性液
体，k =2.2×10-7 J·K-1 。
影响表面张力的因素
（1）分子间相互作用力的影响 对纯液体或纯固体，表面张力决定于分子间形成
的化学键能的大小，一般化学键越强，表面张力越大。
(金属键)> (离子键)> (极性共价键)> (非极性共价键)
两种液体间的界面张力，界于两种液体表面张力之间。
（2）温度的影响 温度升高，表面张力下降。 （3）压力的影响
表面张力一般随压力的增加而下降。因为压力增 加，气相密度增加，表面分子受力不均匀性略有好转。 另外，若是气相中有别的物质，则压力增加，促使表 面吸附增加，气体溶解度增加，也使表面张力下降。