表面张力现象
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。
常见液体表面张力现象
常见液体表面张力现象一、引言液体的表面张力是指液体表面上的分子之间的相互作用力。
它是液体分子间吸引力的结果，具有一定的弹性和抗拉伸性，能使液体表面呈现出一种紧致的状态。
在日常生活中，我们可以观察到许多常见的液体表面张力现象。
本文将围绕常见液体表面张力现象展开讨论。
二、水珠的形成与滴落当水滴在平面上形成时，由于水分子之间的吸引力，水滴呈圆球状。
这是因为水分子在表面上的吸引力比在内部的吸引力要大，所以水分子会尽量减少表面积，形成一个球形。
当水滴足够大，重力超过了表面张力的作用，水滴就会滴落下来。
三、水面上的浮力在水面上放置一根细绳，我们会发现细绳漂浮在水面上。
这是因为水面上的表面张力使得水分子在水面上形成一个薄膜，细绳所受到的上表面和下表面的表面张力相互抵消，从而细绳悬浮在水面上。
四、水下的气泡当我们在水中吹气时，会产生许多气泡。
这是因为水分子的表面张力使得水分子在水面上形成一个薄膜，气泡被包裹在水薄膜中。
同时，气泡的形成也与气体的密度有关，气体密度较小，容易在水中形成气泡。
五、鱼儿吸食鱼儿在水中吸食时，会张开嘴巴，形成一个小球状的空间。
这是因为鱼儿张开嘴巴时，水分子的表面张力使得水分子在嘴巴前缘形成一个凹面，将水中的食物吸入嘴中。
六、水滴在草叶上的滚动当水滴滴在草叶上时，我们可以观察到水滴滚动的现象。
这是因为草叶表面的毛细结构使得水滴无法均匀分布在表面上，从而产生了不平衡的表面张力，推动水滴滚动。
七、水面上的浮尘在水面上放置一些浮尘，我们会发现浮尘集中在水面上形成一个薄膜。
这是因为浮尘与水分子之间的吸引力比浮尘之间的相互作用力要大，浮尘会受到水分子的吸引而集中在水面上。
八、水面上的跳水在水面上轻轻投掷一颗小石子，我们会看到石子在水面上跳跃几次后沉入水中。
这是因为石子在水面上受到的浮力比重力要大，表面张力将石子向上推，使其跳跃几次后才沉入水中。
九、水滴在叶片上的扩展当水滴滴在叶片上时，我们会观察到水滴会扩展开来，形成一个薄膜。
物理化学中的表面张力现象研究
物理化学中的表面张力现象研究表面张力是物理化学中一个重要的研究领域，它涉及到液体表面的力学性质，是许多重要现象的基础。
本文将介绍表面张力的基本概念、表征方法、影响因素以及其在实际应用中的应用。
一、表面张力的基本概念表面张力是指液体表面对内部分子的吸引力形成的张力，是液体表面物理上的一种特殊现象。
例如，水在平静的平面上形成的球形，其中就包含了水分子表面张力的影响。
表面张力的单位是能量/长度（J/m），它与液体分子间作用力有关。
表面张力可以分成两种，一个是液体与空气之间的表面张力，另一个是液体与固体之间的表面张力。
液体与空气之间的表面张力是表面自由能的一部分，而液体与固体之间的表面张力决定了液体在固体表面上的浸润性。
表面张力可以通过不同的表征方法来测量。
二、表面张力的表征方法测量表面张力有各种各样的方法，其中一些比较简单易行。
例如，测量液滴或气泡的大小并计算表面张力。
还有许多更精密的技术，如拉曼光谱、核磁共振等。
这些方法中，最常用的是静态测量和动态测量。
静态测量是指采用单个液滴或气泡的大小来测量表面张力。
这可以通过测量液滴或气泡的直径来完成。
例如，如果我们有一个水珠，我们可以使用一个显微镜来测量它的直径。
通过对一系列不同大小的水珠进行测量，我们可以计算出水的表面张力。
动态测量是指通过在表面进行一些动态实验来测量液面的表面张力。
其中的一个例子是二元液体的振荡方法。
这种方法需要用到一个空气静电电机来使液面振动，并通过测量液滴的振幅和频率来计算表面张力。
三、影响表面张力的因素表面张力受到很多因素的影响，其中包括表面温度、表面活性剂的存在、液体的物理化学性质等。
表面温度会影响表面张力，以及液体表面的几何形状。
通常情况下，液体温度越高，表面张力就越低。
这是由于温度对表面张力的分子吸引力有直接的影响。
表面活性剂的存在也会对表面张力产生显著的影响。
这些化学物质会在液面上聚集，改变液面自由能并降低表面张力。
液体的物理化学性质也会影响表面张力。
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。
表面张力的原理
表面张力的原理
表面张力是液体表面产生的一种现象，其原理是由液体分子间的相互作用力引起的。
液体分子在表面受到的吸引力不平衡，导致其与体积内的分子相比表现出较强的拉力。
这种拉力使得液体表面呈现出一种类似薄膜的弹性结构，使得表面缩小并尽可能减少表面积。
这种现象正是表面张力的基本原理。
表面张力与分子间相互作用力有关。
液体分子之间存在吸引力，即范德华力或氢键等。
这种吸引力使液体分子趋于相互靠近，而表面上的分子由于周围分子较少，因此受到的吸引力也减少，导致与体积内的分子相比表现出较强的拉力。
表面张力的大小取决于液体的性质和温度。
不同液体的表面张力不同，例如水的表面张力较大，而酒精的表面张力较小。
温度的升高会降低表面张力，原因是温度升高会增加液体分子的热运动，从而减弱液体分子间的吸引力。
另外，液体中添加表面活性剂，如肥皂或洗涤剂，可以降低表面张力。
表面张力在日常生活中有许多应用。
例如，水珠在莲叶上能够形成球形，是由于水的表面张力使得水珠尽量减少表面积。
此外，在水平放置的尺子上，液体呈现出凹曲的形状，也是由于液体的表面张力引起的。
《表面张力现象》课件
表面张力是指液体自然状态下分子间相互作用所形成的力，广泛存在于自然 界和日常生活中。本课件将介绍表面张力的定义、研究方法、影响因素以及 在日常生活中的应用。
背景介绍
1 表面张力的定义和概念
表面张力是液体自然状态下分子间相互作用所形成的力，使液体表面趋于缩小和封闭。
2 表面张力的起因和作用
1 温度
温度升高会使表面张力降低，因为分子动能增加导致分子间相互作用减弱。
2 溶质浓度
增加溶质浓度会使表面张力降低，因为溶质分子与液体分子的相互作用减弱。
3 表面活性剂
添加表面活性剂会使表面张力降低，因为表面活性剂分子在液体表面形成吸附层，减弱 分子间相互作用。
表面张力在日常生活中的应用
水珠的形状
水珠呈球形的形状是由于 表面张力使水分子在表面 收缩，封闭珠体。
酒精灯的作用
酒精灯中的酒精被点燃是 因为酒精蒸汽能够形成可 燃气体层，并在表面张力 作用下维持燃烧。
血液的循环
血液在血管内的循环是通 过心脏的泵血作用和血液 与血管壁之间的表面张力 共同驱动的。
结论和总结
表面张力是液体自然状态下分子间相互作用所形成的力，它影响着自然界中许多现象并在日常生 活中起着重要作用。
表面张力产生于液体分子之间的相互引力和静电斥力，它使液体形成球形滴，维持液体 的形态。
表面张力的研究方法
接触角测量法
通过测量液体在固体表 面上的触角大小来研究 表面张力。
静止平衡法
通过测量静止液滴的形 态和尺寸来研究表面张 力。
悬滴法
通过测量悬挂液滴的形 态和尺寸来研究表面张 力。
表面张力的影响因素
生活中的表面张力现象
流体力学课程报告课题名称: 生活中的表面张力现象学生姓名：张XX学号：2010XXXXXX班级：XXXXXXXX专业：工程力学时间：2013年6月20日生活中的表面张力现象一、表面张力的定义表面张力，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，在该力的作用下液体的表面总是试图获得最小的、光滑的面积达到能量最低的状态，像是一层弹性的薄膜。
表面张力产生于流体与其他物质界面处，其量纲是单位长度的力和单位面积的能。
二、表面张力产生的原因1、分子力学角度的解释液体的内聚力是形成表面张力的原因。
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（如图2-1），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。
因此，液体会有缩小液面面积的趋势，在宏观上的表现即为表面张力现象。
图2-1 界面及内部液体分子受力示意图2、分子势能角度的解释液体内部分子周围有大量分子，因此，内部分子的分子势能较低。
然而，表面层中的分子周围的分子明显小于液体内部分子的，所以，表面层的分子有较高的分子势能。
为了达到低能量的稳定状态，表面层中的分子有向液体内部移动的趋势，从而导致表面层中的分子数量减少，宏观表现为液体表面积减小。
如图2-2所示。
图2-2 液体界面内外分子势能示意图三、生活中的表面张力现象1、肥皂膜中的表面张力——液面收缩性如图3-1所示，将一中间系有软质棉线的铁圈在肥皂液中浸泡，在整个铁圈表面会形成一张液膜，刺破棉线左侧处液膜，在液体表面张力作用下，棉线将向另一侧拉紧；若刺破另一侧液膜，棉线将向反方向拉紧。
图3-1 肥皂膜张紧单线现象如图3-2所示，刺破棉线圈中的液膜，整个棉线圈将向四周被拉紧。
图3-3肥皂膜张紧棉圈现象如图3-4所示，将用细铁丝做的U型框架的两导轨上安置一横向铁丝，铁丝能在导轨上自由运动而不脱落。
表面张力的原理
表面张力的原理
表面张力，在物理学中是一种表面现象。
我们把液体分子之间的引力和液体内部分子之间的斥力共同作用，使液体表面张力作用下的液体，在单位体积内，其表面张力会随着所含物质的不同而变化。
举个例子来说吧，如果将水变成油的话，由于油的密度比水小得多，所以油会浮在水面上，而水则会沉入水底。
但是如果将水和油混合在一起的话呢？由于两者的密度相同，所以他们之间就会相互排斥。
如果用质量大得多的油去覆盖水的话，那它就会被水所包围。
这就是为什么油不能浮在水面上了。
表面张力也有大有小。
比如说一块玻璃，它就是一块玻璃，它表面的张力是很小的。
而一块泡沫呢？它就不一样了。
它表面的张力是很大的。
在生活中我们也常常会碰到表面张力。
比如：在寒冷的冬天里，我们需要把水弄热才能喝到热水；在炎热的夏天里，我们需要把冰融化掉才能喝到冰饮料……
表面张力对我们有着很大的作用：它可以使液体保持液体形态；还可以使液体润湿固体；还可以使固体融化成液体等。
—— 1 —1 —。
列举几个生活中表面张力现象
列举几个生活中表面张力现象
1.水珠在叶片上滑动：当水滴滴在叶片上时，水珠会呈现出圆球状，并且可以在叶片上滑动而不倒落。
这是因为水分子之间有一种相互吸引的力量，叫做表面张力，使得水分子在表面上聚集在一起，形成一个稳定的表面。
2. 气泡在液体中升降：当在一杯水中放入气泡时，气泡会升起，但最终会停留在水的表面上。
同样是因为表面张力的作用，气泡在液体中受到向上的浮力和向下的重力，但表面张力可以抵消气泡的重力，使气泡停留在液体表面上。
3. 蚊子站在水面上：蚊子可以站在水面上，不会沉没。
这是因
为蚊子脚趾上的毛细管作用和表面张力共同作用，使蚊子的重力被抵消，从而使其能够站在水面上。
4. 水滴在玻璃上的形态：当水滴滴在玻璃上时，水滴呈现出球形，并且在玻璃上滑动时很容易形成水滴形状。
这是因为玻璃表面具有一定的亲水性，能够吸引水分子，并在表面上形成一个稳定的水滴。
- 1 -。
表面张力
比较液体内的分子A和液面分子B的受力情况。以分子力的有效力程为半径作以分子A为中心的球面（图1）， 则所有对分子A有作用的分子都在球面之内。选取一段较长的时间T（是分子两次碰撞之间的平均时间），由于对 称，在这段时间内，各个分子对A的作用力的合力等于零。以分子B为中心的球面中的一部分在液体当中，另一部 分在液面之外，这部分分子密度远小于液体部分的分子密度。如果忽略这部分分子对B的作用，则由于对称，CC' 和DD'之间所有分子作用力的合力等于零；对B有效的作用力是由球面内DD'以下的全体分子产生的向下合力。由 于处在边界内的每—个分子都受到指向液体内部的合力，所以这些分子都有向液体内部下降的趋势，同时分子与 分子之间还有侧面的吸引力，即有尽量收缩表面的趋势。这种情况使流体的表面好像蒙在一个表面积比它大的固 体外面的弹性薄膜。
如果三种介质有一种是固体（通常固体的边界面是平面），则只有平行固壁的接触线才能自由运动，由此得 到该方向的平衡方程（图3b）：
或
图3三介质接触线处的平衡式中θ称为接触角。如果介质2是空气，介质3是液体，而且θ<π/2，则称固体是亲 该液体的；如果θ>π/2，则称固体是憎该液体的。θ愈小，液体对该固体的浸润程度越高。
涟波
表面张力在液体运动中有时也起很重要的作用。如微风掠过水面时产生的涟波就是表面张力起主要作用的一 种水波。
谢谢观看
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 。
液体的表面张力和毛细管现象
液体的表面张力和毛细管现象液体的表面张力和毛细管现象是液体力学中重要的概念，在物理学和化学领域有着广泛的应用。
表面张力是指液体表面上存在的一个力，使液体的表面呈现出拉紧、凹陷的趋势。
而毛细管现象是指液体在细管内的特殊现象，在细管内形成上升或下降的柱状液体。
一、表面张力表面张力是液体表面上由于分子间作用产生的一种表现。
液体分子在表面会受到来自内部及其它分子的吸引力，而受到的拉力使得液体表面呈现出紧绷状态。
表面张力的实验观察可以通过将不同材质的物体放在水面上，观察到水的表面会呈现出收缩状，并且能够支持小的物体漂浮在表面上。
这种现象存在的原因是液体的分子内聚力要大于与空气接触的力。
液体的表面张力可以通过测量接触角来定量表征，接触角是液体与固体表面接触时，液体表面和固体表面所成的角度。
当接触角较大时，表面张力较小；当接触角较小时，表面张力较大。
二、毛细管现象毛细管现象是指液体在细管内的特殊行为。
当细管直径很小的时候，液体会在细管内形成柱状液体，呈现出上升或下降的现象。
毛细管现象可以通过吸管或细玻管放入液体中，观察到液体在细管内上升或下降的高度较高。
这是因为细管内液体上升或下降的力是由液体的内聚力和与固体接触面张力共同作用的结果。
液体上升或下降的高度与细管直径、液体的性质以及重力等相关。
根据毛细管公式，液体的上升或下降高度与细管半径呈反比关系。
毛细管现象在生活中有着广泛的应用，例如植物的输送水分和血液在血管中的运输等。
三、液滴形成与合并液滴形成和合并是表面张力和毛细管现象的另一个重要表现。
当液体从容器中流出时，液体会形成液滴；而当两个液滴接触时，液滴会合并为一个较大的液滴。
液滴形成和合并的原因是液体的分子间相互作用力导致液面的凹陷和凸出，进而形成液滴或液滴的合并。
液滴的形成和合并过程对液体的性质和表面张力有一定的要求。
较小的液滴形成需要液体的表面张力较大，而较大的液滴合并则需要液体的表面张力较小。
结论液体的表面张力和毛细管现象是由液体分子间的相互作用力所导致的重要现象。
化学物质的表面张力
化学物质的表面张力表面张力是液体分子间相互吸引而导致液体表面收缩的力量，是一种重要的物理现象。
在化学领域，许多化学物质都表现出不同程度的表面张力，这对于解释和应用于许多实际问题都具有关键性的意义。
本文将讨论化学物质的表面张力、其形成原因以及与其他相关现象的关联。
一、表面张力的概念和特征表面张力是指液体表面处的分子间相互吸引力所形成的张力。
在液体内部，分子间同时存在着吸引力和斥力，吸引力主要由分子之间的范德华力和氢键力所贡献。
然而，在表面处，液体的分子只能与周围较少的分子相互吸引，因此表现出较大的相互吸引力，导致液体表面收缩成一个更小的区域。
表面张力的特征主要有以下几个方面：1. 表面张力趋向于使液体表面趋于最小，形成一个尽可能小的表面积。
2. 表面张力使液体表面呈现出一定的弹性，能够承受外界对其的作用。
3. 表面张力会导致液体在容器壁上形成曲面，呈现出下凹或下凸的现象。
二、表面张力的影响因素1. 分子间相互作用力：分子间吸引力越强，表面张力越大。
2. 温度：在一定范围内，随着温度的升高，分子运动加剧，表面张力减小。
但超过某一温度后，分子运动剧烈，相互作用减弱，表面张力进一步减小。
3. 溶质的存在：溶质分子的加入会打破液体的正规排列，减弱分子间作用力，从而降低表面张力。
4. 相变点附近：当液体接近其沸点或凝固点时，由于分子运动剧烈，表面张力显著减小。
三、化学物质的表面张力及其应用1. 界面活性剂：界面活性剂是一类具有亲水性和亲油性的化合物，能够显著影响液体的表面张力。
通过改变表面张力，界面活性剂常被应用于乳化、泡沫稳定和表面湿润等方面。
2. 表面张力测定：通过测定液滴的形状、金属环境下液体的升降和汽泡蒸发等现象，可以确定液体的表面张力，这在科研和工业制程中具有重要意义。
3. 液滴的形状和液面张力：液体在不同材料表面上展现出不同的形状，如液滴的形状和液体在玻璃管内上升的高度等，都与液体的表面张力和相互作用相关。
表面张力在生活现象中的应用分析
表面张力在生活现象中的应用分析表面张力是液体的物理性质之一。
它可以分为细菌表面张力、飞机表面张力等。
它的应用非常广泛，下面着重介绍一些生活中的表面张力应用：
1. 降落伞会因表面张力在助推力存在的情况下把降落伞自花朵一样张开，使受护人安全地降落。
2. 蚊子会飞行，这是因为蚊子的触角能够识别表面张力，使它造成向特定方向飞行，而不受风力影响。
3. 浮力是表面张力的一种应用，像小船、橡皮艇这类小物体在水面上会被浮起，这全归功于表面张力所产生的浮力。
4. 由于表面张力的作用，当接触到液体时，衣服上的水滴会以衣服形状的形式漂浮在衣服上，而不会洒落在地上。
5. 话梅酒里含有大量淀粉类物质，这些物质能够和水反应形成表面张力，保护了话梅酒的口感。
6. 无声飞行是基于表面张力的原理，通过气动技术产生的空气压力，增加表面张力的作用，把飞机推向前进，从而使它们可以达到无声飞行的效果。
常见液体表面张力现象
常见液体表面张力现象
液体表面张力是指液体表面上的分子间吸引力，是液体特有的物理性质。
在生活中，我们可以观察到许多液体表面张力现象，这些现象不仅美丽，而且蕴含着丰富的科学知识。
1. 水滴在叶片上的珠形现象
当水滴滴在叶片上时，我们可以看到水滴呈现出珠形，这是因为水滴分子间的相互吸引力使得水滴表面张力趋于最小，形成了一个尽可能小的表面积。
在叶片表面，水滴会受到叶片表面分子间的吸引力，这会使得水滴表面张力受到影响，进而形成珠形。
2. 水滴在蜡烛火焰上的跳动现象
将水滴滴在蜡烛火焰上，我们可以观察到水滴在火焰上跳动的现象。
这是因为水滴表面张力的作用，使得水滴在火焰上形成了一个蒸汽层，而这个蒸汽层会受到水滴的重力作用，从而形成跳动现象。
3. 水滴在荷叶上的滑落现象
荷叶表面有微小的凸起，这些凸起会形成许多微小的气泡，从而使荷叶表面呈现出一定的疏水性。
当水滴滴在荷叶表面上时，水滴分子间的相互吸引力会使得水滴形成一个球形，进而在荷叶表面上滑落。
这是因为水滴表面张力趋于最小的原因。
4. 水中的水虫行走现象
在水中观察水虫行走时，我们可以看到水虫表面会形成一层空气膜，使得水虫在水中行走时更加轻松。
这是因为水虫的表面张力使得水在水虫表面形成一个凸起，进而使得水虫周围的水形成一个空气膜，从而减小了水虫与水间的摩擦力。
液体表面张力是一种重要的物理性质，不仅在生活中表现出许多美丽的现象，而且在科研中也有着广泛的应用。
深入研究液体表面张力的机制，对于我们深入理解物理学、化学等学科，都有着重要的意义。
表面张力现象
将硬币放在水面上，稍微扰动水面，硬币可在水 将硬币放在水面上，稍微扰动水面， 面漂动，但总是停留在中间， 面漂动，但总是停留在中间，如果在烧杯中加水 直到将要溢出时，硬币却总是停在边缘了。 直到将要溢出时，硬币却总是停在边缘了。
将要溢出时，因为表面张力，水面高于杯口， 将要溢出时，因为表面张力，水面高于杯口，而 呈上凸的弧形，由于重力的原因， 呈上凸的弧形，由于重力的原因，所以硬币往边 上跑。另外，水是浸润性液体（，这样， （，这样 上跑。另外，水是浸润性液体（，这样，在一容 器中，会形成下凹的形状，硬币自然在中间了。 器中，会形成下凹的形状，硬币自然在中间了。
毛细现象实验——当毛细管插入液体后，在毛细管内， 当毛细管插入液体后，在毛细管内， 毛细现象实验 当毛细管插入液体后 发生液面上升或下降的现象。 发生液面上升或下降的现象。
原因：表面张力使弯曲液面产生附加压力， 原因：表面张力使弯曲液面产生附加压力，毛细管现 象是弯曲液面具有附加压力的必然结果。 象是弯曲液面具有附加压力的必然结果。
• 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。 • 这种表面层中任何两部分闻的相互牵引力，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。
表面张力现象
奇特的表面现象
表面张力
• 表面张力 表面上存在着一种力图 使表面积缩小的张力称为表面张 力 • 表面张力作用在表面上任意一条 线的两侧，垂直于该线，沿着表 面方向指向线的两侧
为 什 么 水 滴 总 是 趋 于 形 成 圆 球 状
• 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ake Presentation much more fun
液体的表面现象
2.5 10 N / m
2
4、表面张力系数——增加单位面积时所增加的表面能
由于液面有自动收缩的趋势，所以增大液体表面
积时需要克服表面张力做功，进而增加了液体的表 面能。 如图所示
A
L
x
沿着表面层切线方向分子引力的集体表现
形成宏观的表面张力。
注意：
（1）表面张力只存在于液体极薄的表面层内。 （2）表面张力不是由弹性形变引起的，而是由于 表面层内液体分子受力特殊性引起的。 （3）表面张力是由表面层中分子受力引起的，但并 非就是分子引力的合力。
三、表面张力的方向和大小
1、方向 液体表面有自动收缩的趋势，使液面的周界 上受到一个张力，此力垂直于周界，与该处液面 相切，而指向液面收缩的方向。 2、大小 可以想象在液体表面内任一截线两边，相邻两
R 4 PC PB PS PA R PB PA PS PA
2 2、部分球面的附加压强 —— Ps R
R表示液面在讨论点处的曲率半径。
例2：已知在图示的内半径 r=0.3mm的细玻璃
管中注入水，一部分水在管的下端形成
凸液面，其半径R=3mm，管中凹液面的 曲率半径与管的内半径相同。 (水的表面张力系数 73 10 3 N / m )
因此：液体分子斥力作用的球对称性不容易被
破坏，故在下面的分析中主要考虑引力作用。
2、表面张力的产生
A
B
如图所示，表面层以下任一
f
分子A受其它分子的作用力具 有球对称性，相互抵消。
表面层中任一分子B，其分子作用球有一部分 漏在液面外。显然，表面层中的分子受力的球对称 性被破坏，每个分子都要受到与液面垂直并指向液 体内部的合力 f 作用。
2.5液体的表面张力
其受合力与液面垂直，指向液体内部，这使 得表面层内的分子与液体内部的分子不同,都
受一个指向液体内部的合力 f
越靠近表面，受到的f越大；
在f作用下，液体表面的分子 有被拉进液体内部的趋势。
在宏观上就表现为液体 表面有收缩的趋势。
f
f
f
②从能量观点来分析
把分子从液体内部移到表面层，需克服 f⊥ 作功;外力作功,分子势能增加,即表面层内分 子的势能比液体内部分子的势能大，表面 层为高势能区;
可能收缩成最小的宏观张力。
(3)表面张力产生的微观本质
①分子力观点：
f
斥力
既有引力作用，又有斥力作用
R—分子有效作用半径 109 m
d
o•
r0
r
R
引力
分子力是短程力！
分子作用球：
在液体内部P点任取一分子 A ,以A为球心，以分子有效作 用距离为半径作一球，称为 分子作用球 (约
10-9 m) 。
从表面层中Q、R、S点任取一分子，其分子 作用球一部分在液体外，空气密度比水小， 破坏了表面层的分子受力的球对称性；
两个实验
一、表面张力
1.现性薄膜。
说明：液面上存在沿表面的收缩力作用，这种力 只存在于液体表面。
2.表面张力 (1)表面层：在液体与气体交界面，厚度等于分
子有效作用距离(10-9 m) 的一层液体。 (2)表面张力：液体的表面层中有一种使液面尽
任何系统的势能越小越稳定，所以表面层内 的分子有尽量挤入液体内部的趋势，即液面 有收缩的趋势，使液面呈紧张状态，宏观上 就表现为液体的表面张力。
(4). 表面张力
假想在液体表面上有
一根直线，直线两旁的液
F
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。
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液体表面有一种性质 因而,水滴分子总是 叫表面张力,就是液体 尽量靠拢,从而使表面 表面相邻部分之间的相 积缩小,这样就形成圆 互引力.这种张力使液 形,或者说球形了. 体的表面就像一张弹性 薄.表面张力能使不受 外力作用的液体形成圆 形.因为对于一定体积 的物体,球面的表面积 最小.
为什么回形针不会掉下去？ 为什么回形针 不会掉下去呢？
怎样使水蝇不能自由在水面行走？
只要一点洗涤剂， 我就会掉下去 水蝇在水面自由行走原理图解
多层刚毛 足附节不 沾水的毛
如果往水里加一点中性洗涤剂，就会削弱水的
表面张力，这时，走在水面的水蝇足上的毛被沾湿，
足冲破了表面张力而穿入水中，水蝇就会沉入水中，
当水蝇沉下去后，由于表面张力的作用，水蝇就再
也浮不上来了。
毛细现象
毛细作用，是液体表面 对固体表面的吸引力。
水是毛细管的浸润液体； 毛细管插入浸润液体中，
管内液面上升，高于管 水银是毛细管的不浸润 图中我们可以看出
毛细管插入水中， 管内液面上升；插 液体中，管内液体下降， 入水银中管内液面 低于管外的现象 下降
外，毛细管插入不浸润 液体
浸润液体为什么是凹陷的？
物理课程报告
物理J组
组员：
1. 水蝇为什么能在水
面自由行走？
2. 荷叶上水珠的形成
4.液体的浸润现象
3. 回形针为什么能浮 5.毛细管的毛细现象
在水面上？
腿部多层刚毛
腿部特 殊结构
吸附空气于刚 毛缝隙
形成气膜，阻 碍水滴浸润 足尖不会冲破 表面张力
足附节生长不 沾水的毛
与足接触 水面下陷
表面张力足够 大
1.液体的重力作用 2.液体的浸润作用
重力作用下，液面受到重力，而周围的液 体与试管浸润，产生作用力，抵消部分重力， 于是出现凹液面。
物理J组
我们组在图书馆前面讨
针整体不能被水浸染。
水不能浸染回形针表面，这样水分 子的张力才能够体现出来。 水分子连成一片，回形针压迫在水 面上，就如同人陷入松软的床上一样。
当液体与固体接 触时，液体的附着 层将沿固体表面延 伸。当接触角θ为 锐角时，液体润湿 固体，若θ为零时， 液体将展延到全部 固体表面上，这种 现象叫做“浸润现 象”。
液体的浸润现象
（a）为润湿现象
（b）为不润湿现象
生活中的浸润现象
从能量的观点来说明润 湿现象： 附着层中任一分子， 在附着力大于内聚力的 情况下，分子所受的合 力与附着层相垂直，指 向固体，此时，分子在 附着层中的液体分子越 附着层内比在液体内部 多，系统的能量就越低， 具有较小的势能，液体 状态也就越稳定。因此 分子要尽量挤入附着层， 引起了附着层沿固体表 结果使附着层扩展。 面延展而将固体润湿。