表面张力
表面张力
2、 表面能
从功能关系来考察表面张力系数与液 体表面能的关系。见图5-6。
12
外力所作的功为
E A S S
（J· m-2）
即增加单位液面所增加的势能。 由上式可知， α 在数值上等于增加单位液 面时外力所作的功，从能量的角度看，其大小 等于增加单位液面时所增加的表面自由能。 那么液体表面能的减小可以通过下面任 一种自动过程来实现：
2
一、 表面张力和表面能
1、 表面张力
液体具有收缩其表面，使表面积 达到最小的趋势。这说明液体表面存 在着张力，这种张力称为表面张力。 表面张力产生的原因，可以用分 子间相互作用的分子力来加以解释。
3
分子间的平衡距离r0的数量级约 为10-10m。 当两个分子间的距离 r = r0 时，分 子间的作用力为零。
当两分子间的距离大于r0而在10-10～ 10-9m时，分子间的作用力表现为引力; 而当分子间的距离大于 10-9m时， 引力很快趋于零。
4
如果以10-9m为半径作一球面， 显然则只有在这个球面内的分子才 对位于球心上的分子有作用力。
分子作用球 ——分子引力作用范围是 半径为 10-9m 的球形，球的半径称为 分子作用半径。
3、肺泡的表面张力
表面活性物质在呼吸过程中起着重要 的作用： 1、稳定肺泡；2、减少呼吸功。
36
37
人的肺泡总数约为3亿个，各个肺泡的 大小不一，而且有些肺泡是相连的。 在充满空气的肺中，既有肺组织的弹 性力，又有衬在肺泡表面液层组成的 气、液界面上的表面张力。 而对于肺充气来说，大部分压力是来 克服表面张力的。 肺泡的表面液层中分布着有一定量的、 由饱和卵磷脂和脂蛋白组成的表面活性 物质，起降低表面张力系数的作用。
表面张力现象
在高压条件下，物质内部的密度和分子间相 互作用力发生变化，导致表面张力发生变化。
在低压或真空条件下，气体分子间的距离增 大，相互作用力减弱，导致表面张力减小。
04
表面张力现象的应用
工业制造
微电子制造
表面张力在微电子制造中用于控 制液体的流动和表面形貌，例如 在晶片清洗、表面涂层和光刻过
程中。
金属加工
非极性分子
非极性分子在表面更倾向于形成无序 排列，降低表面张力。
表面活性剂
降低表面张力
表面活性剂分子具有两亲性，一端亲水，一端亲油，能够降低油水界面张力，从而降低整个系统的表面张力。
改变界面性质
表面活性剂能够改变界面上的分子排列和性质，影响表面张力的变化。
压力
高压下表面张力变化
低压下表面张力变化
在金属加工过程中，表面张力用于 控制熔融金属的流动，以制造出具 有特定形状和质量的金属部件。
化学工业
在化学工业中，表面张力用于指导 液体的流动和分离过程，例如在萃 取、蒸馏和结晶过程中。
生物医学领域
生物芯片
表面张力在生物芯片的制造中起到关键作用，它能够控制生物分 子的排列和反应，从而提高检测的灵敏度和特异性。
03
影响表面张力现象的因素
温度
温度升高，表面张力降低
随着温度的升高，分子间的平均动能增加，导致表面分子间的相互作用力减弱， 从而降低表面张力。
温度降低，表面张力增加
随着温度的降低，分子间的平均动能减小，表面分子间的相互作用力增强，导致 表面张力增加。
物质性质
极性分子
具有强极性的分子在表面更容易形成 定向排列，增加表面张力。
土壤修复
表面张力有助于控制土壤中污染物的 迁移和分布，为土壤修复提供新的思 路和方法。
表面张力及影响因素
生物医学
在生物医学领域，表面张力可用于研究生物膜的结构和功能，以及细胞与 表面的相互作用。
在医疗器械的设计中，表面张力可影响医疗器械的润湿性和生物相容性， 从而影响医疗器械的使用效果和安全性。
在药物传递系统中，表面张力可影响药物的释放和吸收，从而影响药物的 疗效和副作用。
表面张力的大小反映了液体的湿润性，即液体的粘附力、 抗拉力和抗压力等性质。
表面张力还与液体的蒸气压、气液界面传质、界面电场等 性质密切相关，在化学、物理、工程等领域有广泛应用。
02
CHAPTER
表面张力影响因素
温度
温度对表面张力的影响
随着温度的升高，大部分液体的表面张力会减小，但有些液体的表面张力会先 减小后增大。
成、分离、纯化等方面的应用。
03
探索表面张力在生物医学领域的应用
未来可以探索表面张力在生物医学领域的应用，例如表面张力在细胞生
长、药物传递等方面的作用，为生物医学研究提供新的思路和方法。
THANKS
谢谢
表面张力与界面现象、物质性质、生 物医学等领域密切相关，因此具有广 泛的应用前景。
研究难点
表面张力与界面现象的复 杂性
表面张力与界面现象密切相关，但界面现象 的复杂性使得研究表面张力变得困难。
实验测量技术的局限性
目前实验测量表面张力的方法存在误差较大、测量 精度不高等问题，需要发展更精确的测量技术。
环境科学
01
在环境科学领域，表面张力可 用于研究水体表面的蒸发和凝 结过程，以及污染物在表面的 吸附和扩散等。
02
在水处理技术中，表面张力可 用于改善水的润湿性和分离效 果，从而提高水处理的效率和 效果。
表面张力
γ
γ
γ
γ
γ γ
D A C B
γ
γ
ps A
γ
γ
p0 - ps
表面张力的方向
剖 面 图
剖 面 图ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
附加压力示意图 附加压力示意图
表面张力的方向
表面张力的方向： 表面张力的方向： 对平液面来说，表面张力的方向与液面平行， 对平液面来说，表面张力的方向与液面平行， 对弯曲液面来说，表面张力的方向总是在弯曲 对弯曲液面来说， 液面的切面上。 液面的切面上。
表面张力的方向
γl-g γs-g
θ
γs-l
O
毛细现象
p '' p0
M
N
H 2O
Hg
毛细现象
θ
θ
θ
θ
毛细现象
θ
θ
f
A
A
f
f附 > f内
f附 < f内
最大气泡压力法
1-抽气瓶，2-支管试管，3-毛细管，4-恒温槽，5-压差计
表面张力产生的本质
表面张力的定义
把作用于单位边界线上的这种力称为表面张力， 用 γ 或 σ 表示。这种力垂直于表面的边界，指向 液体方向并与表面相切。 表面张力在相表面切面上，垂直作用于表面上 任意单位长度切线的表面紧缩力。
表面张力的方向
(a) (b) p0 A B p0 p0 A B ps p0 + ps (c) p0 B
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。
测定表面张力的方法
测定表面张力的方法一、引言表面张力是物体表面上分子间相互作用力的一种体现，是液体表面分子所受到的内聚力的结果。
测定表面张力的方法有多种，本文将介绍其中的几种常见方法。
二、测定方法1. 悬滴法悬滴法是最常见的测定表面张力的方法之一。
首先，将待测液体滴在一根细管或毛细管的顶端，使其形成一个悬滴。
然后，通过调整悬滴的大小和重力平衡，可以测量得到悬滴的直径和长度。
根据悬滴的形状和重力平衡条件，可以计算出液体的表面张力。
2. 静水压法静水压法是一种间接测定表面张力的方法。
首先，将待测液体注入一个垂直装置的细管中，使其形成一定高度的柱状液体。
然后，通过测量液柱的高度和液体的密度，可以计算出液体的表面张力。
3. 振荡法振荡法是一种利用振荡频率来间接测定表面张力的方法。
在实验中，将一根细线或细棒放在液体表面上，然后施加一个小的外力使其振动。
通过测量振动的频率和细线或细棒的质量，可以计算出液体的表面张力。
4. 粘度法粘度法是一种利用液体的粘度来测定表面张力的方法。
在实验中，将待测液体注入一个粘度计中，通过测量液体在粘度计中的流动速度和粘度计的尺寸，可以计算出液体的表面张力。
5. 破裂法破裂法是一种直接测定表面张力的方法。
在实验中，将待测液体注入一个特殊的装置中，通过增加液体的体积，最终使液体破裂。
根据液体的破裂高度和装置的几何参数，可以计算出液体的表面张力。
三、实验注意事项1. 实验环境应保持清洁，避免灰尘和杂质对实验结果的影响。
2. 实验装置应精确校准，以确保测量结果的准确性和可靠性。
3. 实验过程中应注意安全，避免液体的溅出和烫伤等意外情况的发生。
4. 不同的测定方法适用于不同类型的液体，选择合适的方法进行测定。
四、应用领域测定表面张力的方法在许多领域都有广泛的应用。
例如，在材料科学中，测定表面张力可以帮助研究材料的润湿性和涂覆性能；在生物医学领域，测定表面张力可以用于研究细胞和组织的表面特性；在化学工程中，测定表面张力可以用于优化某些化学反应的条件等。
表面张力现象
表面张力现象表面张力是指液体表面层的分子间力，由于液体分子在表面层受到较大的外界压力而引起的一种现象。
这种现象使得液体表面呈现出一个类似于薄膜的现象，能够让一些物体在其表面上漂浮或者将其从表面上推开。
表面张力现象主要取决于液体分子间的相互作用力，这些相互作用力包括范德华力和静电相互作用力。
范德华力是分子间的吸引力，静电相互作用力是分子间的排斥力。
这两种力量在表面层起着特别重要的作用，因为表面层的分子受到的压力远大于液体内部分子受到的压力。
液体分子会受到其他分子的吸引力，但表面层的分子只有被液体下方分子压住后才能吸引到其他分子，同时，液体下方的分子相互吸引形成的力量要比表面层的分子相互作用力要强很多。
因此，表面层的分子会形成一个能够平衡上下两侧分子吸引力的力量，这个力量就是表面张力。
表面张力也影响着液体的流动性和涂布性。
通常情况下，液体在表面张力的作用下形成的圆滴，它的表面张力将会使液滴形成一个完整的形状。
这个形状取决于液体的黏度、密度以及表面张力。
表面张力的大小与液体性质有关，通常情况下，表面张力的大小与液体的粘度成反比例关系。
例如，在水中添加一些洗涤剂可以减小表面张力，洗涤剂的分子能够在表面层形成一个薄膜，使表面层分子之间的相互作用力被降低。
因此，洗涤剂可以使水更容易渗透到纤维中，使洗涤效果更好。
总之，表面张力现象在物理学和化学领域中有着广泛的应用。
表面张力可以帮助我们理解液体在各种环境下的行为，这对于很多实际的应用来说是非常重要的。
例如，在生物科学领域中，表面张力可以帮助研究细胞的膜结构，而在材料科学领域中，表面张力可以帮助研究各种材料的表面性质和流变特性。
表面张力的测定
05 数据记录与处理
数据记录
实验前准备
记录实验日期、实验环境温度和湿度、实验人员等信 息。
实验过程
详细记录实验步骤，包括使用的仪器、试剂、溶液的 浓度和体积等。
实验后处理
记录实验后样品的状态、处理方式以及废弃物处理方 式等信息。
数据处理
数据清洗
表面张力的大小反映了液体分子间的相互吸引力。
03
表面张力单位
01 表面张力通常用牛顿（N）或达因（dynes）作 为单位。
02 1牛顿等于100达因，是国际单位制中的标准单位。 03 在实际应用中，测量表面张力时通常使用达因单
位，因为它更小，更适合表示较小的数值。
表面张力影响因素
温度
温度对表面张力有显著影响， 一般来说，温度升高会使表面
3
未来研究方向
提出进一步研究的方向和重点，如改进实验方法、 研究其他因素对表面张力的影响等。
THANKS
步骤五
记录表面张力计的读数，并重 复实验以获得多次测量结果。
实验操作
操作一
确保实验环境干净整 洁，避免灰尘和杂质 的干扰。
操作二
使用恒温水槽控制温 度，确保实验温度稳 定且符合要求。
操作三
使用天平称量试样时， 要保证精度和准确性。
操作四
在倒入表面张力计的 样品池时，要缓慢且 平稳，避免产生气泡。
操作五
表面张力的测定
目录
Contents
• 表面张力定义 • 表面张力测定方法 • 实验材料与设备 • 实验步骤与操作 • 数据记录与处理 • 结果分析与结论
01 表面张力定义
表面张力定义
01
表面张力和表面自由能的关系
一、表面自由能和表面张力的区别
1、物理意义不同
表面自由能是指等温、等压、保持组成不变的条件下，可逆地增加单位表面积时，体系吉布斯自由能的增值。
表面张力是指表面层分子垂直作用于单位长度的边界上且与表面相切的收缩力。
2、单位不同
表面自由能的单位是Jm⁻²，而表面张力的单位是N·m⁻¹。
二、表面自由能和表面张力的联系
表面自由能和表面张力都反映了表面分子受力不均匀的情况，两者的数值相同，量纲相同通常用同一符号表示。
表面张力的影响因素
表面张力的方向与液面相切，并与液面的任何两部分分界线垂直。
表面张力仅仅与液体的性质和温度有关。
一般情况下，温度越高，表面张力就越小。
另外杂质也会明显地改变液体的表面张力，比如洁净的水有很大的表面张力，而沾有肥皂液的水的表面张力就比较小，也就是说，洁净水表面具有更大的收缩趋势。
表面张力概念
表面张力概念
你有没有观察过水滴在荷叶上的样子？它们就像一颗颗晶莹剔透的珍珠，稳稳地立在荷叶上，这可不仅仅是因为荷叶的神奇，背后还有一个很重要的科学概念——表面张力。
那什么是表面张力呢？简单来说，表面张力就像是液体表面的一层“小皮筋”。
想象一下，液体的分子们就像一群小伙伴，它们在液体内部的时候，各个方向都有小伙伴拉着它们，所以感觉比较“安稳”。
但是在液体表面的分子可就不一样啦，它们只有一边有小伙伴，另一边就是空气啦，这就让它们感觉有点“孤单”，于是它们就会相互紧紧地拉住，形成一种让液体表面尽量缩小的力量，这就是表面张力啦。
表面张力可是有很多有趣的表现呢！比如，我们可以把一枚硬币轻轻地放在水面上，它竟然不会沉下去，这就是表面张力在起作用呀。
还有，一些小昆虫可以在水面上跑来跑去，就好像在平地上一样，也是因为表面张力的功劳。
我们再拿水和油来做个比较吧。
水的表面张力相对较大，而油的表面张力就比较小。
这就导致水在一些情况下的表现和油很不一样。
比如说，当我们把水倒在一个容器里，它会形成一个比较平整的表面，而油可能就会比较“散漫”一些。
生活中很多现象都和表面张力有关呢。
比如我们用的洗洁精，它就是专门来破坏表面张力的。
当我们洗碗的时候，洗洁精可以让油污更容易被水冲走。
这就好像是一群捣乱的小家伙，把表面张力这层“小皮筋”给弄断了，让一切变得更容易清洗。
表面张力是不是很神奇呢？它虽然看不见摸不着，但却在我们的生活中无处不在，影响着很多事情的发生和发展。
所以啊，可别小看了这小小的表面张力，它的作用可大着呢！它就像是一个隐藏在液体世界里的小魔法师，默默地施展着它的魔法。
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
多相体系中相之间存在着界面。
习惯上人们仅将气-液，气-固界面称为表面。
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零，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。
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。
表面张力是物质的特性，其大小与温度和界面两相物质的性质有关。
在293K下水的表面张力为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。
1) 定义或解释①促使液体表面收缩的力叫做表面张力。
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常用达因。
(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。
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。
表面张力的单位是什么
1、表面张力的单位是mN/m。
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。
2、要求出表面张力的大小可在液体表面上画出一个任意的面积元。
设此面积元每个边长都是l，表面其他部分垂直作用在每一边上的张力为F，于是表面张力σ为：表面张力垂直于此面积的周边，其大小以每厘米多少达因来表示（1达因/厘米=10-3牛顿/米）因此，表面张力的量纲是MT-2。
材料的表面张力
材料的表面张力材料的表面张力是指一个液体与与其接触的固体表面形成的接触角大小所描述的现象。
表面张力由两个因素决定：分子之间的静电相互作用和层状分子表面的紧密度。
当液体接触固体时，两者之间的相互作用会产生水平力和垂直力。
水平力让液体紧贴固体表面，而垂直力使液体表面向内缩合。
这些力的平衡会导致一定的接触角，这个接触角直接反映了固体表面与液体之间的相互作用。
表面张力在许多工业和科研领域都有广泛的应用。
例如，表面张力可以影响液滴在材料表面的附着性，因此在微流体学和液滴运动控制领域具有重要的应用。
表面张力还可以影响涂层、涂覆和涂装的质量和均匀性，因此在涂装和油漆工业中也有重要的应用。
此外，在石油和天然气工业中，表面张力可以影响油水分离，并在油井工程中发挥重要作用。
了解表面张力有助于我们更好地理解这些领域中的现象，并找到更好的解决方法。
例如，在涂装和涂层领域，我们可以通过控制表面张力，改善涂层的质量和均匀性。
在微流体学领域，我们可以通过改变液体的表面张力来控制液滴运动和粘附，从而实现微流控。
然而，了解表面张力也有一些困难。
表面张力很难直接测量，而且它与许多其他因素（如材料的表面形态和化学成分）有关。
因此，需要仔细设计和执行实验来测量和控制表面张力。
这些实验包括接触角测量、表面张力计测量和材料表面改性。
总之，了解材料的表面张力是重要的，可以帮助我们更好地理解并控制各种工业现象。
通过仔细设计实验和研究表面张力的影响因素，我们可以开发出各种解决方案来解决实际问题。
表面张力大小的体现
表面张力大小的体现表面张力是液体表面的一种物理现象，它是液体分子间作用力的结果。
表面张力大小是指液体表面上的分子间相互作用力大小，也就是液体表面的能量。
表面张力是液体与空气、固体之间相互作用的重要参数，影响着液滴、泡沫、液膜等形态的稳定性，以及液体在容器中的流动和传输性能。
对于相同的液体，表面张力大小决定了液体表面的稳定性。
表面张力大的液体表面能够抵抗外部扰动，形成更加稳定的表面形态，例如水珠在叶片上形成的水滴。
而表面张力小的液体表面则容易被扰动破坏，形成比较不稳定的表面形态，例如肥皂泡。
表面张力大小还影响着液滴、泡沫等形态的稳定性。
液滴和泡沫的稳定性主要受到表面张力和重力的竞争影响。
当表面张力大于液滴或泡沫的重力时，液滴或泡沫就能够保持稳定的形态。
而当表面张力小于液滴或泡沫的重力时，液滴或泡沫就会破裂或坍塌。
表面张力大小对液体在容器中的流动和传输性能也有一定影响。
在液体流动的过程中，液体表面会发生变形和扭曲，这些变形和扭曲会受到表面张力的影响。
表面张力大的液体流动时表面变形和扭曲小，传输性能较好。
而表面张力小的液体流动时表面变形和扭曲大，容易发生滞流现象，传输性能较差。
表面张力大小的影响还可以通过实验来验证。
例如，可以通过测量液滴或泡沫的大小和形态变化来确定表面张力的大小。
此外，可以通过向液体中添加表面活性剂来改变表面张力的大小，从而研究表面张力对液体性质的影响。
表面张力大小是液体表面的一种重要物理现象。
它不仅影响着液体表面的稳定性和形态，还影响着液体在容器中的流动和传输性能。
研究表面张力大小对于深入了解液体的性质和应用液体技术具有重要意义。
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。
表面张力知识点
14.什么是 Kelvin 公式？ 答：由于弯曲表面上有附加压力存在，所以弯曲表面上的蒸气压也与平面上不同。开尔文公式描述了弯曲 表面上的蒸气压与表面张力、曲率半径及液体自身的一些物化性质之间的定量关系。
⑴
⑵
⑶ 公式⑴中，p0 是平面上的蒸气压，p 是曲面上的蒸气压。R’是曲面的曲率半径，对凸面，R’取正值， 对凹面，R’ 取负值。 , M 和 分别是液体的表面张力、摩尔质量和密度。 当曲面是凸面时，如小液滴，它的蒸气压比平面上大。如果与水平面或大液 先消失。对具有升华性质的固体可观察到类似的情况。 当曲面是凹面时， 如液体中的小蒸气泡。 由于凹面的曲率半径取负值， 所以 若平面上已经开始沸腾，而在液面下的小蒸气泡内的蒸 蒸气压越大；对具有凹面的蒸气泡，曲率半径越小，里面 子半径越小，其饱和溶液的浓度越大，溶解度也越大。在 对大粒子已饱和的溶液， 对小粒 2. 人工降雨的原理是什么？ 这就是 重量分析中的陈化过程。 答：人工降雨的先决条件是云层中有足够的过饱和度，一般要大于 4（即水的饱和蒸气压是平面液体蒸气 压的 4 倍以上）。即使如此，雨滴也不一定形成，因为根据开尔文公式，小液滴的蒸气压大。对大片液体 而言的过饱和度为 4，而对初生成的微小液滴仍未达到饱和，所以雨滴无法形成。如果这时用飞机在这样 的云层中播散干冰，AgI 或灰尘，提供凝聚中心，增大新形成雨滴的半径，水汽就凝聚变成雨下降。 3. 为什么有机蒸馏中加了沸石才能防止暴沸？ 答：有机溶液中溶解的空气极少。沸腾时蒸气泡中的压力应该等于外压。根据开尔文公式，蒸气泡的内表 面是凹面，气泡半径越小，其中的蒸气压也越小。在到达正常沸点时，气泡内的压力尚未达到外压 p0 的大 小，液体仍未沸腾。再继续升温时，气泡长大，所受的附加压力 ps 减小，气泡内的蒸气压升高。气泡在上 升过程中液柱的压力 pl 也变小。这时液体温度已超过沸点，所有液体都想变成蒸气冲出，这就是暴沸。沸 石是多孔固体，小孔中含有空气，在升温过程中空气逸出，提供成泡中心，使初形成的蒸气泡不致于太小。 到达沸点时气泡上升，搅动溶液，使液体保持正常的沸腾状态。 4. 重量分析中，形成沉淀后，为什么要将沉淀陈化一段时间后再过滤？ 答：在形成沉淀的过程中，沉淀粒子的大小不一。如果马上过滤，小颗粒可能透过滤纸而使分析结果偏低。 根据开尔文公式，颗粒越小，其溶解度越大。大小粒子处在同一环境中，小颗粒不断溶解，大颗粒不断长 大。陈化一段时间后，小颗粒消失，这样既容易过滤，分析结果也比较准确。 5. 什么叫“新相难成”？通常有哪些表现? 答：在一个稳定相中要生成另一个新相是很不容易的，这就叫做新相难成。例如：溶液已经过饱和了，而 溶质的结晶仍未形成；云层已经过饱和了，而雨滴仍未形成；液体温度已经到达正常凝固点以下了，它的 固态仍然未形成；液体温度已经超过正常沸点了，而蒸气泡仍未大量出现，液体仍没有沸腾。这些现象都 可以用开尔文公式来解释。因为开始形成的新相一定很小，由于曲率半径小，曲面上所受的附加压力就大。 那小颗粒的溶解度、蒸气压一定比大粒子高，而小蒸气泡的蒸气压又比大气泡小，因而会形成过饱和溶液、 过饱和蒸气、过冷液体和过热液体等。这些都是新相难成的具体表现形式。 公式⑵是两个曲率半径不同的液滴或蒸气泡的蒸气压与曲率半径的关系。对 的蒸气压也越小。 为颗粒是凸面，所以粒 一个饱和溶液中，若有大、小不同的粒子存在， 公式⑶是两个半径不同的小颗粒的饱和溶液浓度与粒子半径之间的关系。因 半径越小， 蒸气压越低。 液滴，曲率半径越小， 气压仍未达到外压的大小，出不来。 滴在一起时，小液滴首
常用溶剂的表面张力
常用溶剂的表面张力一、什么是表面张力表面张力是指液体表面吸引分子的作用力所引起的表面上的张力，也就是液体表面分子比内部分子聚集紧密的程度，通常用单位面积上液体所需的功来表示，单位为mN/m（毫牛每米）。
在化学实验中，表面张力是一个重要的参量，它对液体的性质、物理现象等都有着很大的影响。
二、常见溶剂的表面张力1. 水水是常见的极性溶剂，其表面张力为72.8mN/m。
实验中常用水作为控制变量。
2. 乙醇乙醇为极性溶剂，其表面张力为22.3mN/m。
由于其分子结构中含有羟基（-OH），使其与水具有良好的相容性，所以在实验中常常与水混合使用。
3. 正庚烷正庚烷是一种非极性溶剂，其表面张力为18.4mN/m。
非极性溶剂一般不和水混合，主要用于油脂、蜡质等有机物的分离提取。
4. 丙酮丙酮为极性溶剂，其表面张力为23.5mN/m。
其分子结构中含有羰基（C=O），使其具有较强的溶解性，常用于化学实验中的溶解、洗涤等操作。
5. 氯仿氯仿为极性溶剂，其表面张力为27.6mN/m。
由于其毒性较大，一般只用于少量的实验操作。
三、表面张力与化学实验在化学实验中，表面张力对各种实验操作都有着一定的影响。
例如，在液体涂布实验中，液体的表面张力越大，对表面张力小的被涂物件就越难涂布；在气-液反应实验中，表面张力也会影响气态分子和液态分子的接触和反应速度。
此外，在表面张力实验中，我们可以通过测量液滴的接触角来推算表面张力的大小。
测定表面张力是化学实验中一个重要的参数，实验过程中，我们需要掌握实验操作技巧，以及对溶剂的性质有足够的了解。
四、常用溶剂的表面张力是化学实验中的一个重要参数，对实验操作和结果有着重要的影响。
常用的溶剂如水、乙醇、正庚烷、丙酮和氯仿，表面张力的大小与化学结构和性质有着密切关系，需要注意实验操作技巧和安全。
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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。
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。
自洁陶瓷又称智洁陶瓷，它是利用纳米材料，将陶瓷釉面制成无针孔缺陷的超平滑表面，使釉面不易挂脏，即使有污垢，也能被轻松冲洗掉的一种新型陶瓷制品。
可用作卫生陶瓷和室内釉面砖。
由传统陶瓷生产工艺所致，建筑卫生陶瓷釉面尽管基本光洁，但仍存在微小凹凸不平的缺陷，如在显微镜下，可见大量微小针孔。
正是这些微小针孔，使产品在使用过程中会挂脏，需经常清洗。
另外，这些挂脏会给老霉菌繁殖提供营养，使产品表面黑斑点点，甚至传染病菌，自洁陶瓷就是为了克服上述缺陷而开发的一种新型高档制品，可大大减少清洗次数，可节约水资源。
目前烘烤炉在使用过程中,其内壁常被加热食品溅起的油脂性物质和挥发的气体污染,并在高温气氛中被氧化而固化,从而使烹调器内壁积垢而难于用溶剂或洗涤剂洗净。
自洁搪瓷能很好地解决这个问题。
它是一种能在一定温度下,将飞溅在瓷面上的油垢氧化成灰粒而自行清洁瓷面的搪瓷,特别适用于高温电热烤炉等烹调器的内壁涂层。
早在六十年代国外就开始对自洁搪瓷进行了研究。
在金属板(钢板、铁板)、硬质硅酸钙板、渗铝钢板、铝质材料或搪瓷底釉上涂上自洁涂层。
在此涂层瓷釉中含有氧化触媒(如氧化铁、氧化钻),烧成时形成多孔性的瓷面,以增大氧化接触面积,从而提高搪瓷的自洁性能,保持炉灶清洁美观。
物质在催化剂表面上的反应是一个复杂的物理化学过程。
自洁搪瓷主要是通过氧化催化过程把油脂吸附和扩散,并通过分布在空隙内的氧化物的催化作用,促使空气中的氧对油脂进行催化氧化,产生水和二氧化碳。
这种催化化学一般属于气、液、固相共存的催化反应,其效果与涂层比表面积大小、空隙的数量、催化剂的物化性能以及载体与催化剂的结合方式等有关。
光催化自洁搪瓷的制备方法
一种光催化自洁性能搪瓷制备方法，包括下列步骤：（１）根据面釉配方组成，
将各种成分换算成石英，长石，硼砂，二氧化钛，纯碱，冰晶，称量混合，放
入坩埚中，在１２００～１３００℃下进行熔化，熔化好后投入水中淬冷，捞
出烘干制得搪瓷熔块；（２）混合搪瓷熔块、按粘土、电介质、和去离子水，
球磨、研磨１～２个小时后，过筛烘干备用；（３）取钢板或铸铁，进行除锈
和除油污处理，烘干，用浸搪方式对钢板涂搪瓷釉，然后在８０～１００℃烘
干，在８４０～８６０℃烧制得搪瓷基板；（４）采用浸涂法，将搪瓷基板浸
在二氧化钛胶体溶液，垂直提拉后，８０－１００℃烘干３０－４０分钟，３
５０－４５０℃烧结１－２小时，制成具有二氧化钛薄膜的搪瓷基板；（５）
重复（４）程序可以制得多层二氧化钛薄膜的搪瓷基板。
在一定温度下能将溅落在瓷面上的油垢或食品屑氧化成灰粒而自行清洁瓷面的
搪瓷。
其瓷釉中含有氧化触媒如Fe
2O
3
、CoO之类，烧成的瓷面为多孔性的，以
增大氧化接触面积，提高搪瓷的自洁性能。
自洁搪瓷的底坯多用低碳钢，采用
一般的涂搪方式涂敷瓷釉。
主要应用于微波炉、电烤箱、煤气灶、电灶等。
本发明涉及一种光催化自洁纳米二氧化钛搪瓷基板及其制备方法。
原料的化学组成重量百分比为：ＳｉＯ2：３５．０～６８．０％、Ａｌ2Ｏ3：０．５～３．０％、Ｂ2Ｏ3：１０．０～２０．０％、ＴｉＯ2：１２．０～２０．０％、Ｋ2Ｏ：１．０～５．０％、Ｎａ2Ｏ：５．０～１２．０％、Ｎａ2ＳｉＦ6：３．０～８．０％、Ｐ2Ｏ5：１．０～３．０％。
制备方法，包括将原料混合、熔化、淬冷、烘干制得搪瓷熔块；再将搪瓷熔块与纳米二氧化钛等混合、研磨、过筛得搪瓷釉；再对除锈处理的钢板进行涂搪瓷釉，可得具有优良的光催化性能和化学稳定性的光催化自洁纳米二氧化钛搪瓷基板，且制备工艺简单，生产成本低。
与传统的保护涂层不同，ECOFRIEND-ING4 纳米玻璃自洁剂并非是在玻璃等物体表面喷涂后形成一层覆盖的涂层，而是在玻璃的表面生长≤15nm 的隐形纳米网状晶格。
因此，纳米晶格降低了玻璃表面张力，产生强疏水性，接触角可达114°，通过化学键牢固结合，成为玻璃表面的一部分。
纳米晶格降低了玻璃表面张力，产生强疏水性，使玻璃象荷叶般拒水防污，“出污泥而不染”，杜绝了水、污渍污液、有机清洁剂与玻璃表面的直接接触，也无法渗入玻璃内部，有效阻止了腐蚀老化，防磨损划伤，有效延长了保洁时间和使用寿命。
保持了玻璃
涂层中同时添加了表面能特别低的高分子聚合物，一些附着在涂层上的污物尘埃，由于附着并不牢固，在雨水冲刷下很容易随雨水洗去，同时因为涂层的表面能较低，而雨水的表面张力相对高于涂层的表面能，所以雨水不会附着于涂层表面，就像水珠不附着于荷叶表面的现象一样。