說說水的表面張力_天極網

2021-01-14 天極網資訊

我們都知道杯子滿了以後水會沿著杯壁往下流,這是很自然的事,但細心的你也許同樣也能發現,在杯子將滿未滿的時刻,水平面會一點一點地升高,在高過玻璃杯沿的時候,水仍未落下,水的表面卻像漲起的氣球一樣,隨著水的一點點增加,慢慢地變得豐盈起來,在高過杯沿一定的程度的時候,才像承受不住似的,譁啦一下流下杯壁。這時候你再仔細回想水將落未落時的狀態,水面像緊緊縛著一層水膜,拉著水不讓它流下去,是的,這就是液體的表面張力。

這種表面張力究竟是怎麼一回事呢?我們知道,水的內部其實是由無數的水分子組成的,它們有兩種基本的運動狀態,那就是相吸和相斥,它們處在無時無刻的運動中,當周圍的溫度高時,它們的運動就快,溫度低一些,運動就相對慢,挨得太近了,它們就把對方擠開,離得遠了,它們又反過來緊緊牽著手。但水面表層的分子們動得太活潑,許多都躍出了水面,這就使得水面表層的水分子要比水裡其它部位的數量要少,這麼一來,平衡就打破了,因為少,分子隔著很遠,它們爭先恐後地拉著對方,形成一種往裡擠的力,裡面的水越來越多,它們拉得越來越吃力,這個時候突破了臨界點,水面再也支持不了了,這就使水譁啦一下地流了出來。

表面張力可以解釋生活中的許多現象:雨後荷葉上滾動不去的水珠;清晨草葉上凝聚的露珠;水龍頭下將滴未滴的水珠;夏天可以看見水黽在水面一跳一跳地滑行;小時候喜歡買泡泡水,一吹就會飛出一大串七彩的泡泡;當把針等重量輕的東西輕輕擲落水面時,會發現它們會長時間浮在水面,用手輕輕一推,就很快地沉下去了;兩塊乾燥的玻璃疊在一起很容易分開,但是如果在玻璃之間加一些水,這時候你再試圖去將它們分開,就不那麼容易了。怎麼樣,是不是發現表面張力存在在生活的方方面面呢?

表面張力產生的一個重要現象是毛細現象。毛細現象是液體表面對固體表面的吸引力。毛細管插入浸潤液體中,管內液面上升,高於管外,毛細管插入不浸潤液體中,管內液體下降,低於管外的現象。那麼什麼是不浸潤液體呢?舉個例子,把一塊乾淨的玻璃板浸入水銀裡再取出來,玻璃上不會附著水銀,這時候,水銀對玻璃來說,就是不浸潤的液體。再舉一個簡單的自然界的例子,植物莖內有大量的纖維導管,通過這些導管,植物從土壤中汲取需要的水分。我們平時用紙巾擦乾桌上的水跡,利用的就是毛細現象。紙巾內部有許多小細孔,作用形同細管。根據這一點,我們發明了各種鋼筆等筆類文具。因為有毛細作用,筆水通過筆尖的細縫將筆水輸送到筆尖。

細心觀察,許多看似平凡的事物中都蘊藏著不凡的奧秘呢。

作者:熊文丹

本作品為「科普中國-科學原理一點通」原創 轉載時務請註明出處

 

(作者:科普中國責任編輯:天極科普君)

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    我國國家標準規定了採用拉起液膜法及滴體積法測定表面張力及界面張力。    影響表面張力的因素很多,因此,測定表面張力時需注意以下幾個方面:①溶液要恆溫。通常,溫度升高,表面張力降低。例如,水的表面張力rH2O(mN/m)與溫度t(℃)的關係為:rH2O=75.680—0.138t一0.356×10—3t2+0.47×10—6t3所以溫度變化要控制在±0.1℃以內。②測量要在潔淨的環境中進行,儘量使測量體系封閉。溶液的表面對於大氣灰塵或周圍的揮發性化學溶劑非常敏感,少量的雜質即會影響測量值的準確性。