表面张力从力定义
水的表面张力
水的表面张力表面张力是一种特殊的力，它是液体（纯净液体、溶液）性质的一种表现．从微观上看，表面张力是因液体麦面薄层（约10-9米，并非几何面）内分子间的相互作用，它不同于液体内部分子间的相互作用，从而使液体表面层具有一种特殊性质．表面张力是分子力的一种宏观表现，在内聚力的作用下，表面层液体分子的移动总是尽量地使表面积减小．在液体表面形成一层弹性薄膜，这样便出现了表面张力．表面张力起源于分子引力，从其作用效果来看，它属一种拉力．液体表面具有收缩趋势的微观解释从力的角度分析：由于液体表面层分子显著地受到液体内部分子引力的作用（这其间也存在着分子斥力，只是分子引力占了优势）．表面层外气体或其它液体分子的作用很小．于是，表面层内分子受力上、下不均，所以表面层分子仅受到了一指向液体内部的合引力，这一引力导致了表面层分子有向液体内部运动的趋势，宏观上便表现出液体表面具有自动收缩的趋势．从能量的角度分析：由于液体表面层内出现了一个指向液体内部、自液面而下逐渐增强的分子引力场．液体分子由液体内部进入分子引力场，需要外力做功，其分子势能将增大（类似重力场中举起重物），而液体分子由表面进入液体内部，其势能会减小（类似重力场中下落物体）．因任何物体的势能总有减小的倾向，以便使其稳定（势能最小原理），所以表面层的分子总想进入液体内部以获得“安稳”，从而使表面层分子的总势能尽可能减小．这一趋势宏观上使表面积趋于减小，即液面具有自动收缩的趋势．表面张力和分子引力联系的解释众所周知，表面张力及其形成和分子引力有着密切的关系．那么，与液面共面相切的宏观力——表面张力，和垂直液面指向液体内部的微观力——分子引力合力，二者的联系如何理解？如前所述，液体表面层的分子因受到指向液体内部的拉力——分子引力的作用．表面层分子总要尽可能地向液体内部钻．这样一来，宏观上整个液面就会处在一种张紧的状态，表面上出现张力，即和液体表面共面且相切的表面张力．分子引力、表面张力的联系可用下面的事例说明类比：一直位于水平面上的小车，通过一个定滑轮在垂直向下的拉力作用下，该车上便会有一沿水平方向的力．分子引力和表面张力的关系是：前者为因，后者为果表面张力和温度的关系表面张力一般随温度升高而减小，因为温度升高，分子热运动加剧，液体分子之间距离增大．相互吸引力将减小，所以表面张力要相应地减小．到达临界温度（物质以液态形态出现的最高温度）时，表面张力减小到零．通常表面张力和温度的关系成一直线；也有的表面张力虽随温度增加而减小，但不是直线关系；有的二者关系则更复杂．物理在我们的生活中有很大的作用，我们可以借着生活来学习物理，再利用物理来服务生活。
大学物理学习指导 第3章 液体的表面性质
第3章 液体的表面性质3.1 内容提要（一）基本概念1. 表面张力：液体的表面犹如张紧的弹性薄膜，具有收缩的趋势，即液体表面存在着张力，称为表面张力。
它是液体表面层内分子力作用的结果。
2.表面张力系数：用于反映液体表面性质的物理量，三种定义如下：（1）表面张力系数表示在单位长度直线两旁液面的相互拉力。
由L f α=得 Lf =α （3.1） 在国际单位制中，α的单位用N ·m -1表示。
（2）表面张力系数α等于增加单位表面积时，外力所做的功。
由△A=α·△S 得SA ∆∆=α （3.2） （3）表面张力系数α在数值等于增大液体单位表面积所增加的表面能,由△E ＝△A ＝α△S 得 SE ∆∆=α （3.3） 严格说来，表面能是在温度不变的条件下可转变为机械能的那部分表面能。
3.影响表面张力系数的几个因素(1) 不同液体的表面张力系数不同，它与液体的成分有关，取决于液体分子的性质。
(2) 同一种液体的表面张力系数与温度有关。
温度越高，α就越小。
(3) 液体表面张力系数的大小还与相邻物质的化学性质有关。
(4) 液体表面张力系数还与液体中的杂质有关。
加入杂质能显著改变液体的表面张力系数。
4.表面张力的微观本质微观理论认为，液体的表面张力是由于液体表面层分子之间相互作用力的不对称性引起的。
所谓液体的表面层是指位于液体表面处，与表面平行、厚度等于液体分子有效作用半径(一般不超过6×10-7cm)的那层液体。
从能量的角度出发，分子处于液体表面层时，分子的相互作用热能要比处于液体内部的分子的相互作用热能大，而且越靠近液面，分子的相互作用热能就越大。
而液体处于稳定平衡时，分子的相互作用热能最小，因此，液体表面层中的分子都有挤进液体内部的趋势，结果液体的表面就会尽量地收缩。
从力的观点来看，就是在液体表面内存在一种使其收缩的力，这种力就称为表面张力。
所谓表面张力，无论从力或是从能量的角度来解释，都是表面层内分子相互作用的不对称性所引起的。
表面张力的定义和成因
表面张力的定义和成因表面张力，也称作液体表面张力，是一种物理现象，指的是液体表面受到的内部分子相互作用力导致的抗拉性质。
简单来说，它就是液体表面上能够阻挡外部物体侵入的一种力量。
表面张力的单位是N/m（牛/米），通常以γ表示。
在实际应用中，人们常利用表面张力的原理来进行二次封装或制备材料，同时也可以用于分离纯化杂质和碎片。
接下来，我们将从定义和成因两个方面来探讨表面张力。
一、表面张力的定义表面张力定义为：液体表面上的单位长度作用在表面上的内部分子相互作用力。
换句话说，它是液体表面上一小段的长度所受到的拉力与该长度的比值。
想象一下，在一杯水表面上，如果你轻轻地放一根鬼火棒（木棍）跨越表面，你会感受到一定的抵抗力，这就是表面张力。
这种力不仅存在于水中，还存在于所有形态的液体表面上。
二、表面张力的成因表面张力的成因与液体内部分子之间的相互作用有关。
液体内部的分子一般由 London 引力和 van der Waals 引力相互吸引，这种内部吸引力可以保持整个液体的内部凝聚。
然而液体分子和外部分子之间的相互作用力却不同。
液体表面的分子由于周围的分子数量会减少，所以表面张力是表面分子间相互吸引的结果。
液体内部的分子可以相互吸引，但它们是近乎等距离排列的，所以它们对整体凝聚没有影响。
具体而言，液体表面分子间的相互吸引力较强，这种吸引力容易形成一个膜状的分子结构，防止外部分子进入液体，这就是所谓的表面张力。
表面张力可以通过下面公式求得：γ = F/l其中γ为表面张力，F为液体表面上的内部相互作用力，l为表面上的单位长度。
总而言之，表面张力是液体表面所受到的内部分子相互作用力的结果。
了解表面张力的成因和定义，可以在实际运用中更好地掌握这个物理现象，创造更多的可能。
表面张力就是液体表面收缩的力
表面张力就是液体表面收缩的力
1.表面张力：液体表面各部分间相互吸引的力就称为表面张力。
这个力表现为阻止液体表面积的增大。
昆虫在水面上跑，水珠的形成都是由于水表面张力的原因。
水等液体会产生使表面尽可能缩小的力，这个力称为“表面张力”。
清晨凝聚在叶片上的水滴、水龙头缓缓垂下的水滴，都是在表面张力的作用下形成的。
此外，水黾之所以能站在水面上，也是由于表面张力的作用。
液体具有内聚性和吸附性，这两者都是分子引力的表现形式，内聚性使液体能抵抗拉伸应力，而吸附性则使液体可以黏附在其他物体上面。
2.在液体和气体的分界处，即液体表面及两种不能混合的液体之间的界面处，由于分子之间的吸引力，产生了极其微小的拉力。
假想在表面处存在一个薄膜层，它承受着此表面的拉伸力。
3.拓展资料
表面张力的具体定义为作用于液体表面上任一假想直线的两侧,方向垂直于该直线并与液面相切、使液面具有收缩趋势的拉力。
引自《中国中学教学百科全书》。
由于表面张力的作用,液体总是具有缩小表面的倾向,因此液滴常呈球形,如雨滴、肥皂泡等。
单位为牛顿/米或达因/厘米(1达因/厘米=10-3牛顿/米)。
引自《海洋化学词典》
表面张力的大小,不仅随液体的性质而异,而且与温度、溶质和与它相接触的另一相物质的种类等因素有关。
表面张力的定义
表面张力的定义表面张力是液体分子间的一种物理现象，它定义为单位长度的液体表面所需的能量，即液体表面能量与表面积的比值。
表面张力也被定义为液体表面相对于液体内部的份额。
表面张力是由于液体分子键合力相对于向内部扩散的力不足产生的。
表面张力仅适用于液体层与气体层的交界处，而液体之间的相互作用属于不同的物理现象。
表面张力是液体的一个物理特性，并且与液体分子间的相互作用有关。
分子间的吸引和排斥力是影响表面张力的两个主要因素。
分子间吸引力导致分子相互靠近，缩小了液体表面的面积，从而增加了表面张力；而分子间的排斥力相互远离，从而使液面表面积增大，降低了表面张力。
液体的表面张力会对其物理特性产生影响。
例如，它会影响液体的粘度、表面张力、吸附性质等。
同时，在化学、物理等领域中也有很多应用，例如通过测试表面张力，可以得到黏附剂的性质；在农林业生产中，可用来测定农业药剂的喷雾性。
液体的表面张力也会影响天然和工业的过程和自然环境，例如，水的表面张力会影响水滴的形状和表面波浪等。
表面张力较高的液体，其表面易形成球形或半球形，而较低的表面张力，则液体呈扁平形态。
例如，水、甲醇和乙醇的表面张力分别为72.8mN/m、22.6mN/m、22.4mN/m，这解释了为什么用草纸轻轻地碰一下水面，草纸可以浮在水上，而用草纸轻轻碰一下甲醇或乙醇表面，草纸却无法浮在液面上。
表面张力的量度通常采用静态法或动态法。
在静态法中，通过测量液体与悬挂物所形成的角度，然后使用杨氏方程计算表面张力。
而在动态法中，将一个物体沿着液体表面移动，通过测量沿液面移动时的能量消耗来计算表面张力。
总之，表面张力是液体的一个基本物理特性，影响着很多物理、化学和自然环境过程。
了解表面张力是研究这些过程的重要一环。
第二章 表面张力和三个公式
1. 用表面自由能计算： dx
肥皂膜
F l
W= 自由能 A = 自由能·2l·dx
12
2．1 表面张力和表面自由能
2. 用表面张力计算 肥皂膜保持张力平衡：
F 2 l
（肥皂膜有两个表面）
F 肥皂膜
W Fdx 2 表面张力 l dx
显然：
自由能 表面张力
f K max
r0 / C
20
式中r。为分子半径。
2．2 固体表面应力和表面能
上式表示材料中裂缝尺寸对抗拉强度的影响，裂缝尺寸越大，与理论最 大强度的偏差也越大。可见，决定材料强度的不是总孔隙率而是孔结构 特性。 英国学者布雷恰(Brichall)等人通过试验，提出一个观点：决定材 料强度的关键在于材料中某种尺寸以上的大孔所占的比例，大孔所占的 比例越少，最大尺寸孔的孔径越小，则强度越高，根据这个观点及所得 实验结果，他们配制了一种被称为MDF(Macro—Defect—Free) 水泥，用 这种水泥制得的水泥系材料抗折强度在100MPa以上，总孔隙率达15％左 右，并且使一般水泥系材料的脆性得到根本的改变，满足于轻质高强多 功能的要求。可以认为，由于这种材料中所含的孔隙的尺寸一般小于几 十个μ，正处于长程力的作用范围，因此，这样的孔对强度无妨碍，对 改性却有益。无机非金属材料大多数是多孔材料，因此正确的途径不在 于一味降低总孔隙率，而是要通过原材料选择及适当的工艺措施使孔缝 f 细化、均匀化。 K r 0 / C 21 max
15
2．2 固体表面应力和表面能
1. 表面张力 为使新产生表面上的原子停留在原来的位置上，相当于对该原子施加一 个外力，我们定义每单位长度上施加的外力为表面应力，用符号τ表 示。并定义固体表面的表面张力（作为表面张力的力学意义）由下式表 示：
表面张力物理意义
表面张力物理意义
表面张力是液体表面上的一种力作用，它试图使液体表面最小化，使液体自身形成一种最小能量的状态。
表面张力通常被定义为液体表面上的单位长度的工作所需的能量。
表面张力的物理意义可以从不同的角度理解。
从分子层面来看，表面张力是由于表面上的分子所受的分子内力比在液体内部所受的力更大，因此它们试图使表面积最小化。
这种分子内力被称为“相互作用力”，通常表现为吸引力；而表面上的分子受到吸引力不完全的原因是，它们周围的分子与它们的吸引力声称的角度不同，因此它们受到的吸引力减小。
这种差异导致了表面上的分子之间的相互排斥，从而形成表面张力。
从能量角度来看，表面张力是一种表现为单位表面积的能量。
这意味着，当表面积减少时，表面张力释放的能量较少，而当表面积增加时，表面张力的能量需求增加。
因此，液体体积相同的情况下，球形液滴比扁平液滴的表面张力要小，因为球形液滴的表面积更小。
表面张力也可以解释为液体表面吸引或排斥外部物体的能力。
因为表面上的分子彼此之间相互排斥，所以当外部物体进入液体表面时，表面上的分子将会吸引这个物体，试图将它拉到液体内部。
这种吸引力就是表面张力所表现的特性。
表面张力
表面张力（1）定义或解释①促使液体表面收缩的力叫做表面张力[1]。
②液体表面相邻两部分之间，单位长度内互相牵引的力。
（2）单位表面张力的单位在SI制中为牛顿/米（N/m），但仍常用达因/厘米（dyn/cm），1dyn/cm = 1mN/m。
（3）说明①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。
②表面张力是分子力的一种表现。
它发生在液体和气体接触时的边界部分。
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显著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。
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。
因此，如果在液体表面上任意划一条分界线MN把液面分成a、b两部分。
F表示a部分表面层中的分子对b部分的吸引力，F6表示右部分表面层中的分子对a部分的吸引力，这两部分的力一定大小相等、方向相反。
这种表面层中任何两部分间的相互牵引力，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。
③表面张力F的大小跟分界线MN的长度成正比。
可写成F=σL或σ=F/L。
比值σ叫做表面张力系数，它的单位常用dyn/cm。
在数值上表面张力系数就等于液体表面相邻两部分间单位长度的相互牵引力。
液膜表面张力系数=液膜的表面能/液膜面积=F表面张力/（2*所取线段长）。
表面张力系数与液体性质有关，与液面大小无关。
表面张力的物理原理
表面张力的物理原理表面张力是一种特殊现象，它是液体分子间的相互作用力导致液体表面处于紧绷状态的结果。
本文将探讨表面张力的物理原理及其相关应用。
一、表面张力的概念表面张力是指液体表面处的分子受到的向内的引力，它使得液体表面呈现出一定的膜状结构，类似于一层薄膜。
表面张力是液体分子间相互作用力的结果，主要包括三种类型：分子间吸引力、分子间斥力和分子间电荷引力。
液体内部的分子间相互作用力是各向同性的，然而液体表面上的分子处在不完整的相互作用力场中，所以会出现相对较强的表面张力。
二、表面张力的原理表面张力是由于分子间力的不平衡所导致的。
对于位于液体内部的分子而言，由于与周围分子存在相互吸引的力，所以它们会受到均衡的力，使得液体内部是平衡的。
然而，位于液体表面的分子由于周围分子的减少，无法形成完整的各向同性相互作用力场，因此会受到来自液体内部的引力。
同样道理，表面上的液体分子对外部的分子也会存在一定的相互作用力，这是由于液体内部的分子施加在表面上的引力和外部分子施加在表面上的压力相抵消所导致的。
三、表面张力的性质1. 使液体表面呈现弹性形态表面张力使得液体表面呈现出类似弹性膜的形态。
当液体表面受到外部的力时，表面张力会通过液体分子的重排来恢复初始状态。
这种性质对于一些生物现象，如昆虫在水面行走、水珠在叶片上的保持等都起着重要作用。
2. 形成液滴由于表面张力的作用，液体在自由状态下会形成球状液滴。
这是因为球状液滴对于单位面积的表面积来说，具有最小的体积。
同时，在液体与其他物体接触的情况下，液滴也能够保持一定的形状和稳定性。
四、表面张力的应用1. 液体的涂布和浸润表面张力可以影响液体在固体表面的涂布和浸润行为。
对于不易润湿的固体表面，液体的接触角较大，液体无法充分润湿固体表面。
而在易润湿的固体表面，液体的接触角较小，液体能够充分润湿固体表面。
2. 水的上升和下降在细小的毛细管或细管道内，由于表面张力的作用，液体能够在内部产生一定的上升或下降效应。
掌握表面张力的应用
掌握表面张力的应用表面张力是液体分子间相互作用力的一种表现形式，它对于许多实际应用具有重要意义。
掌握表面张力的应用可以帮助我们解决一些实际问题，提高生活质量和工作效率。
本文将介绍表面张力的定义和原理，并探讨其在不同领域的应用。
一、表面张力的定义和原理表面张力是指液体表面上的分子间相互作用力所产生的张力。
液体分子间的相互作用力主要有两种：吸引力和斥力。
吸引力使得液体分子趋向于聚集在一起，而斥力则使得液体分子趋向于分散开来。
在液体表面上，由于没有上方的分子可以吸引，所以表面上的分子受到的吸引力较大，而斥力较小，导致表面上的分子呈现出一种拉紧的状态，形成表面张力。
表面张力的大小与液体的性质有关，与液体的分子间相互作用力强弱有关。
一般来说，分子间相互作用力越强，表面张力就越大。
同时，表面张力还与温度有关，温度升高会使表面张力减小。
二、表面张力的应用1. 水滴的形成和液体的浸润表面张力使得液体呈现出球形的形状。
当液体滴在固体表面上时，表面张力使得液体呈现出球形的形状，形成水滴。
这种形状有助于液体在固体表面上滑动，减小了摩擦力，提高了液体在固体表面上的浸润性。
2. 水的上升和植物的输送表面张力还可以解释水在细小管道中上升的现象。
当细小管道中的水分子受到上方水分子的吸引力时，由于表面张力的作用，水分子会沿着管道上升。
这一现象在植物的细小导管中起到了重要的作用，帮助植物输送水分和养分。
3. 气泡的稳定和泡沫的形成表面张力使得气泡呈现出球形的形状，并且使得气泡内部的气体保持稳定。
当气泡形成时，表面张力使得气泡内部的气体受到均匀的压力，保持稳定的形状。
此外，表面张力还可以使液体形成泡沫，泡沫中的气泡由于表面张力的作用而保持稳定。
4. 液体的滴定和涂层的形成表面张力可以使液体形成滴状，这对于化学实验中的滴定非常重要。
滴定时，滴液的体积可以通过控制滴液的滴数来确定。
此外，表面张力还可以使液体形成均匀的涂层，用于涂料、油漆等工业生产中。
表面张力定义
表面张力定义表面张力定义：在两相摩擦的固体表面，各分子层之间的引力可以与此相抵消，所形成的一个张力。
其大小与相对运动速度有关。
一般来说，物体越小，表面越大，表面张力也越大。
但也有例外情况，比如说，硬质合金或非晶态固体，由于它们没有表面层，表面张力很小。
表面张力是指液体或气体分子(或原子)的吸引力，也称为表面张力。
这种力起源于水分子间的相互作用。
当固体表面同样存在着分子引力时，固体表面就同样具有了一种使表面层的水分子拉向该固体的内部，从而产生了表面张力的作用。
这种引力与分子的运动无关，是分子间的作用力。
同一液体或气体在温度不同时，分子的热运动也不同，因而具有不同的表面张力。
温度升高，分子热运动剧烈，固体表面和内部之间的距离增大，则表面张力减小。
反之，温度降低，分子热运动削弱，固体表面和内部之间的距离缩小，则表面张力增大。
(1)表面活性剂和其他添加剂都不能降低溶液的表面张力，而它们的加入往往会导致凝聚。
因为它们会形成胶束或吸附，把液滴表面的水拉到溶液内部，而减少了液滴表面的相互作用。
(2)有机化合物对溶液的表面张力几乎没有影响，而其它人造有机化合物的加入却可以使它变得不稳定。
(3)油脂、蛋白质等类物质既可以吸附在固体表面上，也可以被这些物质所润湿。
油脂在常温下可能是液态，但是在低温时，它可能变成固体或半固体。
这时，它就表现出一种表面张力，即由分子间引力所支配的液体的表面张力。
(4)乳化是靠水溶性的表面活性剂所进行的。
一旦形成乳状液，表面张力就会降低。
乳化是利用它在极性分子之间的作用，从而增加这些分子的亲水性。
通常，表面活性剂的亲水基团位于极性的烃链上。
表面张力和粗糙度
表面张力和粗糙度的基本概念和应用表面张力和粗糙度是两个描述物质表面特性的重要参数，它们对物质的性能和功能有着重要的影响。
本文将介绍表面张力和粗糙度的定义、测量方法、成因、效应和应用，以及它们之间的关系和相互作用。
一、表面张力1.1 定义表面张力是指液体试图获得最小表面位能的倾向，也就是说，液体表面具有收缩到最小面积的能力。
广义地说，所有两种不同物态的物质之间界面上的张力被称为表面张力。
表面张力的量纲是[L]−1，常见单位是N/m或J/m2，也就是说，单位长度的力或单位面积的能。
1.2 测量方法测量表面张力的方法有很多，常见的有以下几种：毛细管上升法：简单，将毛细管插入液体中即可测量，利用液体在毛细管中上升或下降的高度与表面张力之间的关系计算表面张力。
悬挂环法：这是测量表面张力的经典方法，它甚至可以在很难浸湿的情况下被使用。
用一个初始浸在液体的环从液体中拉出一个液体膜（类似肥皂泡），同时测量提高环的高度时所需要施加的力。
威廉米平板法：这是一种万能的测量方法，尤其适用于长时间测量表面张力。
测量的量是一块垂直于液面的平板在浸湿过程中所受的力。
旋转滴法：用来确定界面张力，尤其适应于张力低的或非常低的范围内。
测量的值是一个处于比较密集的物态状态下旋转的液滴的直径。
悬滴法：适用于界面张力和表面张力的测量。
也可以在非常高的压力和温度下进行测量。
测量液滴的几何形状。
最大气泡法：非常适用于测量表面张力随时间的变化。
测量气泡最高的压力。
滴体积法：非常适用于动态地测量界面张力。
测量的值是一定体积的液体分成的液滴数量。
1.3 成因表面张力是由物态内部的吸引力导致的，拿液体为例，液体内部分子之间的吸引力一般比气体中分子之间或气体与液体之间分子之间的吸引力要大。
表面张力的起因实际上是界面所造成的不对称。
在液体内部，每个分子都在每个方向都受到邻近分子的吸引力（也包括排斥力），因此，液体内部分子受到的分子力合力为零。
然而，在液体与气体的分界面上的液体分子在各个方向受到的引力是不均衡的（见图1），造成表面层中的分子受到指向液体内部的吸引力，并且有一些分子被“拉”到液体内部。
流体力学中的表面张力
流体力学中的表面张力一、引言在流体力学中，表面张力是一个重要的现象和研究对象。
表面张力描述的是液体分子之间由于作用力而形成的液体表面上的张力。
本文将介绍表面张力的定义、原理、实验方法以及其在生活和工业中的应用。
二、表面张力的定义与原理表面张力是指在液体表面上由于分子间相互吸引而产生的一种张力现象。
液体分子在内部受到平衡的分子间吸引力，而在表面由于无法被完全包围，所以表面分子会受到向内的相互吸引力以及向外的张力。
这种张力使得液体表面趋向于最小化表面积，形成一个凹曲的液体表面。
表面张力可以用一个力的概念来描述，即单位长度上的力。
假设液体表面的长度为L，表面张力为F，那么单位长度上的表面张力可以表示为σ=F/L。
表面张力的单位为N/m。
表面张力的大小与液体种类、温度以及表面状况等因素有关。
三、表面张力的实验方法1. 测定法拉第桶实验法拉第桶实验是一种常用的测定表面张力的方法。
实验装置包括一个放有液体的桶和一个细管，细管插入液体中并与桶连接。
通过调整细管插入深度，使液面在细管中形成一定的曲面形状。
在液体表面曲率处，通过测量液体的高度差和细管的半径，可以计算得到表面张力的值。
2. 表观接触角法表观接触角法是另一种常用的测定表面张力的方法。
实验中，在一个平凸透镜上滴上被测液体，观察到液滴与透镜的接触。
通过测量液滴的直径和透镜的半径，以及计算表观接触角，可以得到表面张力的值。
四、表面张力的应用1. 液滴形成与稳定表面张力在液滴形成与稳定过程中起着重要作用。
例如，水珠在表面张力的作用下形成球形，同时保持着液滴的稳定。
这种稳定性使得液滴可以广泛应用于喷墨打印、医药领域等。
2. 毛细现象毛细现象是表面张力的重要应用之一。
当细管的直径很小，液体与管壁接触时，液体会上升或下降，形成毛细现象。
这一现象可以用来测定液体的粘度、表面张力等参数。
3. 浮力和液滴调控表面张力也影响着液体的浮力。
一些昆虫和植物利用表面张力调控自己的浮力，以在水中生活或进行传粉。
表面张力及表面张力热力学定义
2.2 表面张力的热力学定义
• 令Gs为单位面积的自由焓，简称比表面自由焓， A为总表面积，则总表面自由焓为：
G=GsA
• 代入式（2-11）
可得：
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2.2 表面张力的热力学定义
•对纯液体：表面改变时并不引起表面结构分子间平均 距离及排列情况的变化，所以：
•因此：单组分液体的表面张力等于比表面自由焓。
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2.2 表面张力的热力学定义
例：试求25℃，质量m＝1g的水形成一个球形水滴时的表 面自由能E1。若将该水滴分散成直径2nm的微小水滴， 其总表面能E2又是多少？（已知25℃时水的比表面自 由焓Gs为72×10-3 J*m-2)
• G=GsA
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2.2 表面张力的热力学定义
• 解：设1g水滴的体积为V，半径为r1，表面积为A1， 密度为ρ,则：
5.下列说法中正确的是（ ） A.对于一个稳定的液面来说，其表面积不变，液面不再存在表面 张力； B.对于一个稳定的液面来说，当有物体压缩液面或拉伸液面，其表 面积发生变化时，液体才存在表面张力； C.对于任何一个液面，不管其表面积变化与否，均存在表面张力； D.对于任何一个液面，均不存在表面张力，有些物体能停在液面 上，是由于物体浮力与物体的重力平衡答案：C
3.下列说法中正确的是（ ） A.液体中的任何一个分子只会受到邻近分子的引力作用； B.液体中的任何一个分子只会受到邻近分子的斥力作用； C.液体中的任何一个分子都会同时受到邻近分子的引力和斥力作用 D.液体中，无论是表面层中的分子还是液体内部的分子所受到的引力 的合力为零答案：C
4.关于液体的表面张力，下述说法哪个是错误的（ ） A.表面张力是液体表面层各部分间相互吸引的力； B.表面层里分子分布比液体内部稀疏些，分子间表现为引力； C.表面层里分子距离比液体内部小些，分子间表现为引力； D.不论是水还是水银，表面张力都要使液面收缩答案：C
表面张力 从力定义
❖表面张力从力定义：表面张力是作用在单位长度表面上的表面收缩力。
从功定义：表面张力是增加单位表面所做的表面功。
、从能定义：表面张力是单位表面所具有的表面能。
溶胶包括扩散和沉降电动现象包括电泳、电渗、沉降电位和流动电位。
溶胶的扩散双电层可分为两层，一层紧密层(也叫Stern 层或吸附层)，另一层为扩散层。
亲水地层，毛细管现象是动力。
分子由亲水的极性部分和亲油的非极性部分组成，少量存在就能大大降低溶液表面张力的物质，即为表面活性剂。
表面活性剂降低表面张力原因：再睡内部一个水分子收到周围水分子的作用力的合理为0，但在表面的水分子由于上层空间气体分子对他的吸引力小鱼内部也像分子对他的吸引力，该分子收到的合理部位0，其合理方向垂直只想液体内部，结果导致液体表面具有自动缩小趋势，这种收缩力成为bmzl，加入便面活性剂bmhxj 具有qsjt与qyjt，为了保持稳定，亲友及伸向气相亲水基伸向水箱，亲友段与水分子间有吃力，降低了表面张力。
hlb值越小，表面活性剂越亲油。
表面活性剂的作用：①增溶作用②乳化作用③起泡作用④润湿作用❖基本构造单元－单元片－基本结构层－粘土矿物。
晶层：四面体晶片与八面体晶片以适当的方式结合，构成晶层（1）1：1型晶层：由一个硅氧四面体晶片与一个铝氧八面体晶片构成（5层原子面）2：1型晶层：由两个硅氧四面体晶片与一个铝氧八面体晶片构成（7层原子面）。
粘土矿物的单位构造：基本结构层加上层间域。
❖晶格取代：在粘土矿物晶体中，一部分阳离子被另外阳离子所置换，产生过剩电荷的现象。
❖阳离子交换容量：分散介质pH=7时，1000g粘土所能交换下来的阳离子的毫摩尔数（以一价阳离子毫摩尔数表示）造浆率：一吨干粘土所能配制粘度（表观粘度）为15mPa.s钻井液的体积数，m3/T。
❖高岭石特点A、1：1型粘土矿物。
几乎不存在晶格取代，负电量少C、晶层间引力以氢键为主，引力强，晶层间距C=7.2Å非膨胀型粘土矿物高岭石上下相临的层面，一面为OH面，另一面为O面，而O 与OH很容易形成氢键，层间引力较强，晶层间连接紧密，水分子不易进入晶层。
大学物理液体表面的性质
1.1 表面张力(surface tension)
1.现象
（1）荷叶上的水珠呈球形； （2）蚊子能够站在水面上； （3）钢针能够放在水面上；
（4）肥皂膜的收缩；
说明：①力的作用是均匀分 布的，力的方向与液面相切；
②液面收缩至最小。
这种使液体表面具有收缩趋势的，存在于液 体表面上的张力称为表面张力。
可知 P1 P0
P1
Ps P内 P外 P1 P0 0
2)凸形液面：分析小薄层液片受力情况， 周界上表面张力沿切线方向， 合力指向液面内，使液体受 一附加压强 Ps 由力平衡条件，液面下液体的压强：
P0
Δs
Ps P2
P2
P0
f合 S
=P0+Ps
附加压强与外部压强相同为正，相反为负。
3)凹形液面：分析小薄层液片受力情况，
的曲率半径成反比。
说 明
Ps
2
R
• 此式只适合球面形状的液面，
1).液面内压强等于空气压强和附加压强之和： P P0 PS . 凸液面PS为正，凹液面为负。
2)应用时可以不管液面是凹是凸，先只考虑大小，
Ps
2
R
;
然后根据实际，凸液面加附加压强，凹液面减去。
例.球形液膜内、外压强差
如图,由于球形液膜很薄，内外 膜半径近似相等，设A、B、C 三
的表面张力系数将显著改变，有的使其γ值增加；有 的使其γ值减小。使γ值减小的物质称为表面活性物
质。
• 表面张力现象在实际中应用举例
农业上为使喷洒在作物叶片上的农药适当展开， 可以在稀释的农业中加入表面活性物质。阴离 子型表面活性物质（农乳500＃）和非离子型 表面活性物质（宁乳0204＃）具有不使脂类 药物水解的特点。
表面张力
表面张力表面张力，是液体表面层由于分子引力不均衡而产生的沿表面作用于任一界线上的张力。
通常，由于环境不同，处于界面的分子与处于相本体内的分子所受力是不同的。
在水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如此。
因上层空间气相分子对它的吸引力小于内部液相分子对它的吸引力，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。
表面张力(surface tension)是物质的特性，其大小与温度和界面两相物质的性质有关。
关于表面张力多相体系中相之间存在着界面(interface)。
习惯上人们仅将气-液，气-固界面称为表面(surface)。
表面张力，是液体表面层由于分子引力不均衡而产生的沿表面作用于任一界线上的张力。
将水分散成雾滴，即扩大其表面，有许多内部水分子移到表面，就必须克服这种力对体系做功——表面功。
显然这样的分散体系便储存着较多的表面能(surface energy)。
相关数据在293K下水的表面张力系数为72.75×10-3 N·m-1，乙醇为22.32×10-3 N·m-1，正丁醇为24.6×10-3N·m-1，而水-正丁醇（4.1‰）的界面张力为34×10-3 N·m-1。
表面张力的测值通常有多种方法，目前实验室及教科书中,通常采用的测试方法为最大气泡压法.由于其器材易得，操作方法相对易于学生理解表面张力的原理,因而长期以来是教学的必备方法。
作为表面张力测试仪器的测试方法，通常有白金板法(du Nouy method)\白金环法(Wilhelmy plate method)\悬滴法\滴体积法\最大气泡压法等。
定义及相关(1)定义或解释①促使液体表面收缩的力叫做表面张力[1]。
②液体表面相邻两部分之间，单位长度内互相牵引的力。
初等物理中表面张力综述
初等物理中表面张力综述一、表面张力概述表面现象广泛存在于人们的生活中，在处理一些问题的时候，表面现象不可忽略，因此表面张力的研究非常重要。
从历史的发展看，表面张力概念的建立比表面自由能的概念要早一个世纪，表面张力的概念源于毛细现象，而表面自由能是19世纪末20世纪初Gibbs从热力学的角度得出的微观解释。
20世纪30至50年代，由于表面张力的机理未能有满意的解释，Laplace等权威专家开始怀疑表面张力的存在性，Adam甚至指出表面张力的概念“既不正确，也无必要”。
如何对表面张力做一个合理而正确的微观解释在学术界有过很多的讨论，Bakker等都提出相关的说法，但是至今也没有一个在学术界统一的解释。
由于大部分《物理化学》教材上对于表面张力的解释都过于简化，笔者将综合能与力的角度做一个较为全面的解释，分析液体表面张力产生的机理。
由于表面张力机理理解不一致，在各个专著与教材上关于表面张力的方向也是众说纷纭，各种说法之间是互相矛盾的，表面张力的方向到底是如何，笔者将逐一分析，给出一个令人满意的方向性分析。
二、液体表面张力产生的机理分析（一）表面张力的存在性。
Laplace等把表面张力说成是虚构而不具物理真实性，认为只是为了应用方便引入的表面自由能的等效量。
基于此，可以举一个小小的实例进行分析：在一个金属环上放置一根细线，把金属环连同细线放入肥皂液中，取出后形成液膜，环线保持原来的随机形状，若将环线中的液膜刺破，环线立即张紧形成圆形。
在上述的实例中，细线中液膜刺破后，细线是在真实的指向四周力的拉动下张紧而形成圆形。
这个简单的实例便说明了表面张力的存在，若否定表面张力，液膜的体系中力的平衡将无法解释，所以可以肯定得出表面张力存在。
（二）能的角度分析表面张力机理。
根据分子间作用力的特点，当分子间距小于平衡间距，斥力大于引力，合力为斥力；当分子间距大于平衡间距，斥力小于引力，合力为引力，并且随着间距的拉大吸引力先增大后减小；液体内部分子A若向表面运动，必须克服1、2分子的斥力和3、4、5分子的引力，用势能的概念说明需要大小为的能力才能越过势垒，迁徙到表面上去。
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表面张力从力定义：表面张力是作用在单位长度表面上的表面收缩力。
从功定义：表面张力是增加单位表面所做的表面功。
、从能定义：表面张力是单位表面所具有的表面能。
溶胶包括扩散和沉降电动现象包括电泳、电渗、沉降电位和流动电位。
溶胶的扩散双电层可分为两层，一层紧密层(也叫Stern 层或吸附层)，另一层为扩散层。
亲水地层，毛细管现象是动力。
分子由亲水的极性部分和亲油的非极性部分组成，少量存在就能大大降低溶液表面张力的物质，即为表面活性剂。
表面活性剂降低表面张力原因：再睡内部一个水分子收到周围水分子的作用力的合理为0，但在表面的水分子由于上层空间气体分子对他的吸引力小鱼内部也像分子对他的吸引力，该分子收到的合理部位0，其合理方向垂直只想液体内部，结果导致液体表面具有自动缩小趋势，这种收缩力成为bmzl，加入便面活性剂bmhxj 具有qsjt与qyjt，为了保持稳定，亲友及伸向气相亲水基伸向水箱，亲友段与水分子间有吃力，降低了表面张力。
hlb值越小，表面活性剂越亲油。
表面活性剂的作用：①增溶作用②乳化作用③起泡作用④润湿作用基本构造单元－单元片－基本结构层－粘土矿物。
晶层：四面体晶片与八面体晶片以适当的方式结合，构成晶层（1）1：1型晶层：由一个硅氧四面体晶片与一个铝氧八面体晶片构成（5层原子面）2：1型晶层：由两个硅氧四面体晶片与一个铝氧八面体晶片构成（7层原子面）。
粘土矿物的单位构造：基本结构层加上层间域。
晶格取代：在粘土矿物晶体中，一部分阳离子被另外阳离子所置换，产生过剩电荷的现象。
阳离子交换容量：分散介质pH=7时，1000g粘土所能交换下来的阳离子的毫摩尔数（以一价阳离子毫摩尔数表示）造浆率：一吨干粘土所能配制粘度（表观粘度）为15mPa.s钻井液的体积数，m3/T。
高岭石特点A、1：1型粘土矿物。
几乎不存在晶格取代，负电量少C、晶层间引力以氢键为主，引力强，晶层间距C=7.2Å非膨胀型粘土矿物高岭石上下相临的层面，一面为OH面，另一面为O面，而O 与OH很容易形成氢键，层间引力较强，晶层间连接紧密，水分子不易进入晶层。
CEC低（30-150 mmol/kg) 在三种常见的粘土矿物中，高岭石的ＣEC最低。
原因在于高岭石几乎不存在晶格取代，所以带负电荷很少，周围吸附的阳离子数目少，可发生交换的阳离子数目就更少了，所以CEC小。
Ｅ、造浆率低高岭石晶层间以氢键为主，引力较强，晶层间连接紧密，水分子不易进入晶层间，水化作用仅限于外表面，故水化分散能力差，造浆率低。
蒙脱石特点A、2：1型粘土矿物B、存在晶格取代C、晶层间引力以分子间力为主，引力弱。
膨胀型◆蒙脱石上下相临的层面皆为O面，晶层间引力以分子间力为主，层间引力较弱，水分子易进入晶层。
◆蒙脱石由于晶格取代产生较多的负电荷，在它周围必然会吸附等电量的阳离子，水化阳离子给粘土带来厚的水化膜，使蒙脱石膨胀。
D、CEC 大Ｅ、造浆率高◆蒙脱石晶层间引力以分子间力为主，层间引力较弱，水分子易进入晶层，引起蒙脱石水化膨胀。
◆蒙脱石负电荷多，吸附阳离子数量多，水化阳离子给粘土带来厚的水化膜，使蒙脱石水化膨胀。
因为蒙脱石具有很强的水化膨胀能力，造浆率高伊利石特点A、2：1型粘土矿物B、存在晶格取代，取代位置主要在Si-O四面体中，C、晶层间引力以静电力为主。
由于伊利石取代位置主要在Si-O四面体中，产生的负电荷离晶层表面近，与吸附的K+产生很强的静电力，层间引力较强，水分子不易进入晶层.C、晶层间引力以静电力为主，引力强由于伊利石取代位置主要在Si-O四面体中，产生的负电荷离晶层表面近，与吸附的K+产生很强的静电力，层间引力较强，水分子不易进入晶层.☞K+的大小刚好嵌入硅氧四面体片构成的六方网格内切圆空穴中，周围有12个氧与它配伍，起到连接作用，水分子不易进入晶层；D、CEC 介于高岭石与蒙脱石之间伊利石由于晶格取代作用产生的负电荷由K+来平衡，由于伊利石取代位置主要在Si-O四面体中，产生的负电荷离晶层表面近，故与K+产生很强的静电力，K+不易交换下来。
K+的大小刚好嵌入相邻晶层间的氧原子网格形成的空穴中，起到连接作用，周围有12个氧与它配伍，因此，K+连接通常非常牢固，不易交换下来Ｅ、造浆率低钻井液：指油气钻井过程中以其多种功能满足钻井工作需要的各种循环流体1.携带、悬浮岩屑2.稳定井壁和平衡地层压力3.冷却与润滑钻头钻具4.传递水动力5.获取地层信息井喷原因：泥浆比重不足，未灌满泥浆，抽吸作用，泥浆漏失，异常地层压力。
调整钻井液密度原则：平衡地层压力和地层构造应力。
加水溶性盐的同时要加入缓蚀剂防腐,还要注意析盐现象盐结晶抑制剂：为防止盐从钻井液中析出所加的物质。
抑制机理：通过离子交换转变为相应的盐,选择性地吸附在刚析出的盐晶表面,使盐晶发生畸变,不利于盐在其表面继续生长变大。
控制在8-11范围，较弱的碱性环境。
碱度定义:用0.01mol/L的标准硫酸中和1mL样品(滤液f 、钻井液m)至指示剂变色时所需的体积。
储备监督=742（Pm-FwPf）钻井液滤失量：在一定温度、一定压差和一定时间内通过一定过滤面积的滤液体积。
造壁性：在滤失过程中，随着钻井液中的自由水进入岩层，钻井液中的固相颗粒附着在井壁上形成泥饼，这就是钻井液造壁性。
滤失作用: 在压差作用下,钻井液中的自由水向井壁岩石的裂缝或空隙中渗透的现象,称为滤失作用。
质量好的滤饼一般薄而韧，表现为结构致密，耐冲刷，且摩阻系数小。
羟乙基淀粉是一种非离子型的淀粉醚。
羧甲基淀粉（CMS）一种阴离子型的淀粉醚。
羧甲基纤维素（CMC）是通过吸附稳定胶体颗粒作用达到降低滤失量的目的（氢键）。
改性树脂为阴离子水溶性聚电解质、井液流变性通常是用钻井液的流变曲线、塑性粘度、动切力、静切力、表观粘度等流变参数来进行描述的。
触变性的机理：触变体系一般存在空间网架结构。
在剪切作用下，结构被搅散，结构恢复过程需要一定的时间来完成。
恢复结构所需的时间和最终的凝胶强度(切力)的大小，反映某种流体触变性的强弱。
钻井液对触变性的要求：①结构恢复要快（有利钻屑悬浮，防止沉砂）②最终切力要适当（防止开泵阻力大，压力激动）剪切稀释性:钻井液表观粘度随剪切速率增大而降低的特性。
Bingham 模式：τ=τd+μPγ τd 切力或屈服μP－直线斜率的倒数。
塑性粘度，Pa·S值，Paμp的物理意义：反映了在层流情况下塑性流体网架结构的破坏与恢复处于平衡时，悬浮的固相之间、固相颗粒与液相之间、连续液相内部的内摩擦作用的强弱。
切力（屈服值τd）：τd的物理意义：反映钻井液在层流状态下粘土颗粒之间及高分子之间相互作用力的大小（形成空间网架结构能力的强弱）。
n值主要与流体的结构强弱有关，结构越强，n越小。
增粘剂：改性纤维素类：羧甲基纤维素钠（CMC）、羟乙基纤维素钠（HEC）等。
2) 正电胶。
常见降粘剂：1）改性单宁降粘作用机理: 通过结构中的羟基与粘土表面的羟基形成氢键吸附在粘土颗粒表面,水化基团在水中电离,形成扩散双电层,提高了粘土颗粒表面负电和水化层厚度,拆散粘土颗粒连接所产生的结构,降低了钻井液的粘度和切力。
（2）改性木质素磺酸盐：（3）烯类单体低聚物降粘机理: ①通过氢键或阳离子链节吸附在粘土颗粒表面,未吸附链节的极性基团通过增加粘土颗粒表面负电和水化层厚度,拆散粘土颗粒连接所产生的结构。
②在聚合物钻井液中,低聚物通过竞争吸附使吸附在粘土颗粒表面的聚合物解吸下来。
特点：降粘效果优于单宁和铁络盐钻井液絮凝剂①非离子型（非选择性絮凝剂）②阴离子型（选择性絮凝剂）③阳离子型（非选择性絮凝剂）可用作润滑剂的表面活性剂主要是水溶性的页岩抑制剂：能抑制页岩膨胀、分散、剥落的化学剂。
主要有：盐、阳离子型表面活性剂、阳离子型聚合物、非离子型聚合物、改性沥青等。
盐：1压缩粘土扩散双电层，降低其负电性2K+、NH4+镶嵌作用，直径相当.阳离子表面活性剂：中和粘土的负电荷。
改变粘土表面润湿性，由亲水变为亲油。
阳离子聚合物：中和粘土的负电荷。
通过吸附桥连在井壁上形成一层保护膜。
非离子型聚合物作用机理：浊点效应当低于一定温度时是水溶性的，但高于此温度时从水中析出形成乳状液,析出的醚类聚合物可黏附在页岩表面，封堵页岩孔隙，减小页岩与水的的接触。
竞争吸附作用多元醇在粘土上的吸附能力大于水与粘土的吸附作用，多元醇可优先吸附到粘土矿物表面，阻止水分子进入，同时也可把吸附在粘土上的水分子挤走。
钻井液体系的分类：1.水基钻井液2.油基钻井液3.气体钻井液 4. 泡沫钻井液水泥浆由水、水泥、外加剂和外渗料组成。
水泥浆稠化时间调节剂：1. 促凝剂CaCl2是最常用的促凝剂和早强剂。
嘉敏效应（水前油后都是阻力）影响采收率的因素（1）油层的非均质性（2）地层表面的润湿性（3）流度比：水油流度比越小，采收率越高4）毛管数对采收率的影响，毛管数越大采收率越高5）布井方式聚合物驱定义：指通过在注入水中加入水溶性高分子量的聚合物，增加水相粘度和降低水相渗透率，改善流度比，提高原油采收率的方法。
驱油用HPAM，为什么要用部分水解？聚丙烯酰胺(PAM)链节上不带电荷，分子在溶液中容易卷曲，其增粘能力较差。
链节中的-CONH2基团又具有孤电子对，在地层中被孔隙表面吸附量较大。
HPAM在水中发生解离，产生－COO-离子，使整个分子带负电荷，所以为阴离子型聚合物。
由于分子链上有静电斥力，在水中分子链较伸展，故增粘性好。
它在带负电的砂岩表面上吸附量较少，因此，是目前最适合于流度控制的聚合物。
分散溶胀溶解聚合物溶液的驱油机理1、改善水-油流度比从而提高原油采收率2、当驱替相孔隙流速大于临界流速时，流体呈粘弹性，强化了增粘效果表面活性剂区常用阴离子型及非离子型表面活性剂溶胀胶束磺酸盐的当量，即磺酸盐的相对分子质量除以磺酸基个数所得的商。
表面活性剂驱油有三种方法：活性水驱、胶束溶液驱、微乳液驱活性水驱提高采收率的机理1）低界面张力机理2）润湿反转机理（3）乳化机理4）提高表面电荷密度机理（5）聚并形成油带机理1)具有活性水驱全部作用机理。
(2)胶束溶液可增溶油，提高了胶束溶液的洗油效率醇和盐等助剂的加入，调整了油相和水相的极性，使表面活性剂的亲油亲水性得到充分平衡，最大限度吸附在油水界面上，产生超低界面张力，强化了胶束溶液驱油的低界面张力机理。
两个辅助成分助表面活性剂：醇、酚。
作用：调整水和油的极性，参与形成胶束，增加胶束增溶能力电解质：无机的酸、碱、盐。
作用：减小极性部分的溶剂化程度，使胶束在更低的表面活性剂浓度下就可形成，使微乳与油或水产生超低界面张力。
微乳驱有胶束溶液驱的全部机理，即(1)低界面张力机理；(2)润湿反转机理；(3)乳化机理(4)增溶机理；(5)提高表面电荷密度机理；(6)聚并形成油带机理。