表面張力的一些基本知識(shí)

表面張力的一些基本知識(shí)什么是表面張力？眾所周知，我們可以根據(jù)分子間的互相吸引力來(lái)解釋液體的性質(zhì)。這種分子間的吸引力就被稱之為分子內(nèi)聚力或稱范德華力。而表面張力、界面張力以及相類似的現(xiàn)象就是用來(lái)解釋分子內(nèi)聚力的基本物理現(xiàn)象。具體來(lái)說(shuō)，構(gòu)成液體的分子在表面上所受的力與本體內(nèi)的會(huì)不相同。在本體內(nèi)的分子所受的力是對(duì)稱的、平衡的。而在表面上的分子，受本體內(nèi)分子吸引而無(wú)反向的平衡力。這就是說(shuō)，它受到的是拉入本體內(nèi)的力。也就是說(shuō)，力圖將表面積縮小，使這種不平衡的狀態(tài)趨向平衡狀態(tài)。熱力學(xué)的說(shuō)法是：要將這體系的表面能降至最小,這個(gè)力就稱為“表面張力”也說(shuō)是單位面積上的自由能(J/m2),也就是形成或擴(kuò)張單位面積的界面所需的最低能量。它的數(shù)值和表面張力(N/m)一致。由于習(xí)慣，常用表面張力表示表面自由能，它對(duì)液體表面的物理化學(xué)現(xiàn)象起著至關(guān)重要的作用。在日常生活中，早晨荷葉上的露珠、杯子中的弧形水面等均為表面張力現(xiàn)象。參見(jiàn)下圖示意Ys:Ys:固體表面張力Ysl：固/液表面張力yl:液體表面張力/:接觸角Ys=YL?cose+YsLYoungequation用來(lái)測(cè)量表面/界面張力的常用幾種方法平衡力

（向上）P=平衡力

（向上）P=mg+LY'cos6一shpg=白金板的重力+表面張力總和-白金板受到的浮力（向下） （向上）白金板及在板上爬升；2）液體會(huì)在白金板周圍形成一個(gè)角度的弧形液面；液體樣品一、白金板法當(dāng)感測(cè)白金板浸入到被測(cè)液體后，白金板周圍就會(huì)受到表面張力的作用，液體的表面張力會(huì)將白金板盡量地往下拉。當(dāng)液體表面張力及其他相關(guān)的力與平衡力達(dá)到均衡時(shí)，感測(cè)白金板就會(huì)停止向液體內(nèi)部浸入。這時(shí)候，儀器的平衡感應(yīng)器就會(huì)測(cè)量浸入深度，并將它轉(zhuǎn)化為液體的表面張力值。具體測(cè)試過(guò)程中，白金板法的測(cè)試步驟為：（1）將白金板逐漸浸入液體；2）在浸入液體表面狀態(tài)下，由感應(yīng)器感測(cè)平衡值；（3）將感應(yīng)到的平衡值轉(zhuǎn)化為表面張力值，并顯示出來(lái)。參見(jiàn)下圖：1）感測(cè)白金板的表面張力將遠(yuǎn)大于液體的表面張力，以便于液體有效潤(rùn)濕m:白金板的重量g:重力（9.8N/Kg）L:白金板的周長(zhǎng)Y:液體的表面張力6:液體與白金板間的接觸角s:白金板橫切面面積h:白金板浸入的深度p:液體的密度二、白金環(huán)法又稱duNouyRingmethod，duNouy環(huán)法,吊環(huán)法表面張力計(jì)，脫環(huán)法表面張力計(jì)。其原理為：（1）將白金環(huán)輕輕地浸入液體內(nèi)；（2）將白金環(huán)慢慢地往上提升，即液面相對(duì)而言下降，使得白金環(huán)下面形成一個(gè)液柱，并最終與白金環(huán)分離。白金環(huán)法就是去感測(cè)一個(gè)最高值，而這個(gè)最高值形成于白金環(huán)與液體樣品將離而未離時(shí)。由于這個(gè)方法很早被使用，故而原有表面張力計(jì)基本均采用這種方法，現(xiàn)有很多數(shù)據(jù)也是用這種方法測(cè)得。具體的操作過(guò)程見(jiàn)下圖：白金環(huán)懸掛在液體表面之上，并且已歸零。 "et白金環(huán)剛開(kāi)始接觸到液體表面，由于白金環(huán)此時(shí)接觸到的是液體表面那層薄膜；此時(shí)顯示屏開(kāi)始顯示數(shù)值。（顯示數(shù)字很小或是負(fù)的）白金環(huán)開(kāi)始浸入到液體內(nèi)部，由于表面張力的作用顯示數(shù)值開(kāi)始變大。白金環(huán)浸入到液體內(nèi)5mm處停止，此時(shí)顯示的數(shù)值是液體對(duì)兩根連接白金環(huán)金屬絲的表面張力的作用。（數(shù)值的大小取決于金屬絲直徑大?。╅_(kāi)始緩慢下降樣品臺(tái)。顯示屏上的數(shù)值在逐漸變大。隨著樣品臺(tái)的緩慢下降，白金環(huán)在液體表面之上形成一柱液體薄膜。此時(shí)顯示的數(shù)值已到達(dá)最大。最終白金環(huán)與液體脫離