水的密度、粘度及与空气界面上的表界面张力-精品

【关键字】情况、平衡、保持、位置、作用、速度、吸引、方向

不同温度时水的密度、粘度及与空气界面上的表界面张力

表3 不同温度时水的密度、粘度及与空气界面上的表面张力

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。

(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。

部分液体或固体的表面张力/表面能数据：（25度)

理论纯净水(DI Water) 72 mN/m

碳氢类表面活性剂(Hydrocarbon surfactant) 约 35 mN/m

聚硅氧烷类表面活性剂(Silicon Surfactant) 约 25 mN/m

氟碳氢类表面活性剂(Fluorinate surfactant) 约 < 20 dynes/cm (0.01-0.1%)

环氧树脂(Epoxy Resin) = 47 dynes/cm

聚酰胺类聚合物(Polyamide)（尼龙） = 46 dynes/cm

纤维素(Cellulose) = 45 dynes/cm

聚酯类聚合物(PET Polymer) 约 = 43 dynes/cm

聚氯乙烯类聚合物(Polyvinyl Chloride Polymer) 约 = 39 dynes/cm 聚丙烯酸酯类聚合物(Poly acrilic polymer) 约 = 35 dynes/cm

聚乙烯类聚合物(Poly stylene polymer) 约 = 33 dynes/cm

聚胺脂类聚合物(Poly urithane polymer) 约 = 30 dynes/cm

矽胶类聚合物(Silicon polymer) 约 = 24 dynes/cm

Teflon = 18 dynes/cm

（摘录自美国杜邦化学数据，中译或有错误，请网友指正。）