表面张力

在本文中，我们将讨论表面张力及其公式、测量和示例。

什么是表面张力？

它被定义为液体表面收缩成最小可能表面积的趋势。表面张力是一个过程，其中液体的表面在与气体接触时表现得像一层薄的弹性膜。液体有助于最小化可能的表面积。该术语通常用于液体表面与气体相互作用时。当表面是两种液体粒子（如水和油）之间时，它也称为“界面张力”。

表面张力由液体内粒子之间的吸引力以及与固体、液体和气体接触的吸引力决定。去除单位面积表面分子层所需做的功或能量，基本上等于造成表面张力的能量。

因此，表面张力可以用能量单位（焦耳）每单位面积（平方米）来表示。在20 °C (68 °F) 时，水的表面张力为每平方米0.07275 焦耳。相比之下，有机液体（如苯和酒精）的表面压力较低，而汞的表面张力较高。增加温度会降低分子间的净吸引力，从而降低表面张力。

通常，表面张力以 dynes/cm 为单位计算，需要用 dynes 的力来打破 1 厘米长的薄膜。不同流体的表面张力如下表所示

表面张力公式

液体粒子通过几种分子间力被拉在一起，例如范德华力。如图像所示，粒子沿着表面被拉向液体其余部分。

它被定义为表面力F与力作用的长度L之比。可以使用以下公式计算表面张力

其中T是液体的表面张力，

F是力，

L是力作用的长度。

表面张力的 SI 单位

表面张力的 SI 单位是N/m（牛顿/米），CGS（厘米-克-秒）单位是Dyn/cm（达因/厘米）。为了确定情况的热力学，它也以每单位面积的功来考虑很有帮助。在这种情况下，SI 单位是J/m²（焦耳/平方米）。CGS 单位是erg/cm²。

表面张力的量纲

如上所述，表面张力的公式是

我们知道 F = ma，将F = ma 的值代入方程，我们得到

= ma/L

将基本量添加到方程后，我们得到，

= MLT^-2L^-1

= MT^-2

表面张力示例

表面张力的各种例子，其中一些如下

漂浮的针

小心放置的小针即使比水重很多倍，也可以使其漂浮在水面上。如果移动表面打破表面张力，针会很快沉没。

洗涤和冷水

它是一种更有效的润湿剂，用热水洗涤的主要原因是其表面张力较低。但是，如果洗涤剂降低了表面张力，则可能不需要加热。

表面张力和液滴

液体液滴的形状是表面张力造成的。尽管水滴很容易变形，但由于表面层的内聚力，它们会收缩成球形。

水上行走

小昆虫可以在水上行走，因为它们的重量不足以触及表面，例如水黾。

黄疸的临床试验

正常尿液的表面张力约为每厘米66 达因，但存在胆汁时会降至约每厘米 55 达因。在 Hay 试验中，粉末状硫磺被喷洒在尿液表面。它会在正常尿液中漂浮，但如果胆汁的表面张力降低，它会下沉。

肥皂和洗涤剂

它们通过降低水的表面张力来帮助清洁衣物，使其更容易渗透到毛孔和污垢区域。

表面张力测量

表面张力的各种测量方法如下

1. 威尔海米板法
2. 滴管法
3. 气泡压力法
4. Du Nouy-Paddy 法
5. 仰卧液滴法
6. 旋转法
7. 毛细管上升法
8. 液滴球形和半球形的共振振荡。