表面張力

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簡介

表面張力可以定義為液體表面在即時情況下收縮成儘可能小的表面的趨勢。通常，在此過程中，少量液體可以收縮成最小的可行表面積。在這裡，液體可以在分子水平上處於不同的狀態，從表面積到液體的中心。表面張力由固體、液體和氣體在其最接近的鄰近區域的吸引力決定。

表面張力的定義

表面張力是在即時情況下增加液體表面積所需的能量。它也可以定義為其他液體抵抗液體表面力的特性。通常，表面張力充當液體和異物之間的屏障。這使它具有幫助液體分子彼此結合的力的特性。

例如，如果一滴液體滴在地板上，由於表面張力，它會立即接觸地板。此外，肥皂和洗滌劑是日常生活中表面張力的另一個例子（Pan 等人，2018）。當將水濺到洗滌劑上時，它們開始產生氣泡並以這種形式膨脹。這是表面張力在即時中的典型例子。

表面張力的原因

由於內聚力，一個分子幾乎在所有方向上都被液體分子均勻地拉動。當液體和分子由於內聚相互作用而相遇時，液體分子的表面張力通常會增加。因此，可以說內聚相互作用是引發液體分子表面張力的主要原因。在大量液體中，分子通常被周圍的分子包圍，這些分子最終以 0 的淨力彼此均勻地拉動。由於以這種形式存在的分子沒有被相同的分子包圍，因此它們具有向內推動的特性。

除了這些原因外，表面張力還受其他因素的影響，如溫度、“雜質和表面活性劑。通常，當溫度升高時，液體分子的表面張力開始降低。類似地，如果可溶性液體中的雜質含量高，它會成功地增加表面張力。此外，如果將水與表面活性劑（如洗手液）混合，它會降低水的表面張力並將液體顆粒分解成碎片。

表面張力的分子視角

在水中，通常可以找到兩種型別的分子，即外部分子和內部分子。內部分子通常會被從各個側面包圍它們的相鄰分子所吸引。另一方面，外部分子會被位於下方表面的表面分子所吸引（Polyakov & Schweitzer，2018）。這使得分子的能量狀態降低了分子內部側面的張力，而與分子外部側面的張力相比。

圖片即將推出

最初，分子試圖保持最小的表面積，然後開始允許更多的分子具有較低的能量狀態。這會即時觸發液體分子內的表面張力。水分子通常由於水的極性而開始相互吸引。水錶面積中的分子會感受到對液體塊狀形式中其他分子的淨吸引力。在這裡，內部體驗經歷均勻的吸引力，最終產生表面張力。

表面張力的粘附力和內聚力

內聚力和粘附力與液體分子的表面張力直接相關。內聚力將液體的本體與粘附力和最小表面結合在一起，尤其是在液體散開時。當內聚力看起來比粘附力強時，水體就會開始保持其形狀。相反，當液體散開並最大化表面積時，會發生相反的現象。

任何可以新增到液體中以使其增加表面積的物質。表面積的增加稱為潤溼劑。例如，當水發生粘附時，凹液麵看起來比水位高。另一方面，汞會導致內聚，其中凸液麵低於燒杯中汞的水平。

結論

表面張力充當增加液體分子表面積所需的能量。表面張力現象最終會導致內壓，導致液體表面壓縮到最小的面積。該過程受各種因素的影響，例如溫度、表面活性劑和雜質，這些因素會導致液體分子較低水平上的表面張力即時發生。此外，內聚力和粘附力會影響液體的表面張力發生。

常見問題

問1. 哪些性質能夠影響表面張力？

答. 分子間力能夠即時影響表面張力。它在一定程度上取決於液體的性質以及溫度和周圍環境。

問2. 什麼導致表面張力的破壞？

答. 水的極性特性受到水分子彼此之間影響。在這種情況下，表面內的特定能量會導致材料的分子間鍵斷裂，最終影響此過程中的表面張力。

問3. 表面張力會導致粘度增加嗎？

答. 粘度的增加與材料的表面張力即時相關。當水的分子間鍵保持不變時，材料的粘度開始增加，最終影響表面張力引起的粘度增加。