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[术语辨析]表面张力再思考 [复制链接]

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在线cllipe
 
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只看楼主 正序阅读 使用道具 0楼 发表于: 2014-04-20 | 石油求职招聘就上: 阿果石油英才网
— 本帖被 cllipe 执行提前操作(2024-03-04) —
●李传亮

科学是思想的产物,对科学问题多思考一下没坏处。

表面张力,也叫表面自由能,教材上的解释是,液体内部的分子受力平衡,而位于界面上的分子受力不平衡,当把液体分子A从内部移动到界面时需要做功,因此,界面上的分子比内部的分子能量多,多余的能量就是表面自由能。

液体不能单独存在,上面还会有气体,气体分子对液体分子的吸引力小,液体分子对气体分子的吸引力大。若把液体内部的分子A移动到界面需要做功,那么,把气体内部的分子B移动到边界也需要做功吗?把界面上的分子移动到液体内部就不需要做功吗?

实际上,气体分子的能量比液体分子高,液体变成气体需要吸收能量,气体变成液体需要释放能量。根据下图右侧的能量曲线,界面上的分子并没有多余的能量,只是介于气液能量之间,怎么能说界面上有多余的能量呢?



界面张力或表面张力,从受力分析上可能更容易理解。松弛状态下的界面不受力,界面张力为0,界面受到拉伸时界面张力增大。也就是说,界面张力不是常数,而是一个变量,就像弹簧的受力状态一样。受力后分子间距增大,储集了一部分弹性能。分子间的吸引力越大,界面张力肯定也就越大。



在水中加入表面活性剂为何会降低界面张力?水分子属于极性物质,靠范德华力凝聚在一起。表面活性剂为两性分子,一端为极性端,另一端为非极性端。加入水中的表面活性剂分子会聚集在界面上定向排列,极性端伸入水中,非极性端伸入气中。非极性端占据了一部分界面面积,致使界面上分子间的吸引力减弱,从而降低了界面张力。这种情况下界面受到的拉伸作用不是很强,水驱油过程就是如此。



但是,当界面受到强大的拉伸作用被拉成薄膜甚至是单分子层时,界面上的分子排列方式也发生了变化,大分子顺层排列,增强了界面的强度,也提高了界面张力的数值,就如同给水泥加了钢筋一样。这大概就是泡泡为何风吹不破的原因吧。

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离线sslizt
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只看该作者 35楼 发表于: 2017-12-13 | 石油求职招聘就上: 阿果石油英才网
回 sslizt 的帖子
sslizt:单个分子的力的方向可能是如您所述,合力应该是垂直界面的。不然的话,我们测表面张力就不会用拉环法了。
这个是我的个人理解。 (2017-12-11 18:01) 

我也不是太清楚了。。
离线wks9998
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只看该作者 34楼 发表于: 2017-12-12 | 石油求职招聘就上: 阿果石油英才网
回 wks9998 的帖子
wks9998:液体表面完全水平,就没有表面张力了。因为此时外力只有重力作用。 (2017-12-12 11:55) 

都没有了。一定要说有表面张力,那就是表面张力等于零。

楼主留言:

有,你把一个金属片放水里,然后往上拉,一个平直的水膜就出来了。

离线wks9998
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只看该作者 33楼 发表于: 2017-12-12 | 石油求职招聘就上: 阿果石油英才网
回 wks9998 的帖子
wks9998:表面张力是度量液体表面出现弯曲程度的一个指标。目的是要解释液体表面为什么不是平面,而是曲面这样一种奇怪现象。 (2017-12-12 11:48) 

液体表面完全水平,就没有表面张力了。因为此时外力只有重力作用。

楼主留言:

有表面张力,没有附加压力或毛管压力。

离线wks9998
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只看该作者 32楼 发表于: 2017-12-12 | 石油求职招聘就上: 阿果石油英才网
表面张力是度量液体表面出现弯曲程度的一个指标。目的是要解释液体表面为什么不是平面,而是曲面这样一种奇怪现象。

楼主留言:

平面也有表面张力,测量时都是平面。

离线sslizt
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只看该作者 31楼 发表于: 2017-12-11 | 石油求职招聘就上: 阿果石油英才网
回 sslizt 的帖子
sslizt:表面上的液体分子受到内部液体分子的拉力以及外部气体分子对其的反向拉力,两个拉力值不同,所以会产生表面张力。界面张力也是一个道理。
这是我的理解。 (2017-12-11 10:06) 

单个分子的力的方向可能是如您所述,合力应该是垂直界面的。不然的话,我们测表面张力就不会用拉环法了。
这个是我的个人理解。

楼主留言:

吊环和吊片向上拉出薄膜,最后断裂,测量的力就是平行于薄膜的,也是平行于界面的,好像。

离线sslizt
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只看该作者 30楼 发表于: 2017-12-11 | 石油求职招聘就上: 阿果石油英才网
表面上的液体分子受到内部液体分子的拉力以及外部气体分子对其的反向拉力,两个拉力值不同,所以会产生表面张力。界面张力也是一个道理。
这是我的理解。

楼主留言:

可是,表面张力并不是垂直于界面的力,而是平行于界面的力。

离线石油纵横
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只看该作者 29楼 发表于: 2017-12-11 | 石油求职招聘就上: 阿果石油英才网
谢谢李老师
离线山羊
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只看该作者 28楼 发表于: 2015-07-01 | 石油求职招聘就上: 阿果石油英才网
受教了啊
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只看该作者 27楼 发表于: 2015-07-01 | 石油求职招聘就上: 阿果石油英才网
鼓掌好好

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