2024-03-11 09:10:35

表面張力，從字面上理解就是作用于表面的張力，這樣理解也是正確的，但是呢，比較表面。

如果將我們的認(rèn)識(shí)只停留在這個(gè)層面，那么這樣就容易流于淺薄。

下面我們一步一步的從表面深入到內(nèi)部來(lái)理解表面張力的這個(gè)科學(xué)技術(shù)概念。

1 

液體總有一種趨勢(shì)，趨向于成為球狀，如水銀球和荷葉上的水珠那樣。

體積一定的幾何形體中，球體的表面積最小，一定量的液體由其他形狀變?yōu)榍蛐螘r(shí)伴隨著表面積的縮小，所以液體表面有自動(dòng)收縮的趨勢(shì)。

所以才有“液滴”這個(gè)詞匯，還沒(méi)有“氣滴”、“固滴”這樣的詞匯。

所有的詞匯一定有背后的道理，而且還不止一層。

把液體做成液膜，為保持表面平衡，就需要有一適當(dāng)?shù)呐c液面相切的力 f 作用于寬度為 l 的液膜上，平衡時(shí)必有一個(gè)與 f 大小相等方向相反的力存在，如下圖所示，這就是表面張力，單位為 N/m。

它被表達(dá)為

垂直通過(guò)液體表面上任一單位長(zhǎng)度與液面相切的收縮表面的力

因?yàn)樗膯挝粸?nbsp;N/m，所以我們理解它的名字叫表面張力，從這個(gè)名字上，我們可以理解它的很多用途，比如上面提到的收縮力。這個(gè)理解是最通用的，所以我們不再贅述。

2

表面張力也可以看作是表面自由能，膜收縮時(shí)可以做功，產(chǎn)生新表面時(shí)需要能量，就是說(shuō)有自由能，這時(shí)表面張力的單位也可以寫(xiě)成 J/m²，它等于產(chǎn)生新表面每單位面積所需之功。

表面張力的這個(gè)意義更具本質(zhì)性，更接近我們涂料人的價(jià)值，我們涂料人就是在使用能量產(chǎn)生新的表面。

有時(shí)從這個(gè)角度來(lái)理解表面張力，對(duì)解決某些問(wèn)題是更方便的。

3

下面我來(lái)講表面張力的第3個(gè)層面的意義，這個(gè)可能更深刻。

我們都知道，表面張力是由于液體表面的分子，受到的力不平衡而產(chǎn)生的。那么為什么有的液體表面張力很小，而有的液體表面張力很大呢？

上面這個(gè)問(wèn)題，其實(shí)我們都知道，是因?yàn)榉肿拥慕Y(jié)構(gòu)，分子的極性造成的。當(dāng)表面張力很高時(shí)，那么形成新的表面需要的能量也多，那么反過(guò)來(lái)我們理解，如果這個(gè)形成了表面的液體再重新形成液體時(shí)，那么它的內(nèi)聚能也比較大。

上邊的這個(gè)意思總結(jié)成一句話就是說(shuō)表面張力和液體的內(nèi)聚功成正比。內(nèi)聚功，反映液體自身結(jié)合的牢固度，是液體分子間相互作用力大小的表征。

上面這個(gè)例子我們可以理解，比如說(shuō)，水表面張力比乙醇高很多，所以水的內(nèi)聚功是很大的。

在下面這個(gè)例子中，沾水之后的兩片玻璃，如果用乙醇代替了玻璃中間的水，那么由于乙醇的表面張力小，也就是乙醇的內(nèi)聚功小，這個(gè)整體結(jié)構(gòu)的緊密程度就大大的降低了。

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