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表面張力,是液體表面層由于分子引力不均衡而產(chǎn)生的沿表面作用于任一界線上的張力。將水分散成霧滴,即擴(kuò)大其表面,有許多內(nèi)部水分子移到表面,就必須克服這種力對體系做功——表面功。顯然這樣的分散體系便儲存著較多的表面能(surface energy）。

表面張力的測值通常有多種方法,目前實(shí)驗(yàn)室及教科書中,通常采用的測試方法為最大氣泡壓法.由于其器材易得,操作方法相對易于學(xué)生理解表面張力的原理,因而長期以來是教學(xué)的必備方法.

作為表面張力測試儀器的測試方法,通常有白金板法（du Nouy method)\白金環(huán)法（Wilhelmy PLAte method)\懸滴法\滴體積法\最大氣泡壓法等.

①促使液體表面收縮的力叫做表面張力。

②液體表面相鄰兩部分之間,單位長度內(nèi)互相牽引的力。

單位

表面張力的單位在SI制中為牛頓/米（N/m）,但仍常用達(dá)因/厘米（dyn/cm）,1dyn/cm = 1mN/m。

說明

①表面張力的方向和液面相切,并和兩部分的分界線垂直,如果液面是平面,表面張力就在這個平面上。如果液面是曲面,表面張力就在這個曲面的切面上。

②表面張力是分子力的一種表現(xiàn)。它發(fā)生在液體和氣體接觸時的邊界部分。是由于表面層的液體分子處于特殊情況決定的。液體內(nèi)部的分子和分子間幾乎是緊挨著的,分子間經(jīng)常保持平衡距離,稍遠(yuǎn)一些就相吸,稍近一些就相斥,這就決定了液體分子不像氣體分子那樣可以無限擴(kuò)散,而只能在平衡位置附近振動和旋轉(zhuǎn)。在液體表面附近的分子由于只顯著受到液體內(nèi)側(cè)分子的作用,受力不均,使速度較大的分子很容易沖出液面,成為蒸汽,結(jié)果在液體表面層（跟氣體接觸的液體薄層）的分子分布比內(nèi)部分子分布來得稀疏。相對于液體內(nèi)部分子的分布來說,它們處在特殊的情況中。表面層分子間的斥力隨它們彼此間的距離增大而減小,在這個特殊層中分子間的引力作用占優(yōu)勢。因此,如果在液體表面上任意劃一條分界線MN把液面分成a、b兩部分。F表示a部分表面層中的分子對b部分的吸引力,F6表示右部分表面層中的分子對a部分的吸引力,這兩部分的力一定大小相等、方向相反。這種表面層中任何兩部分間的相互牽引力,促使了液體表面層具有收縮的趨勢,由于表面張力的作用,液體表面總是趨向于盡可能縮小,因此空氣中的小液滴往往呈圓球形狀。

③表面張力F的大小跟分界線MN的長度成正比。可寫成F=σL或σ=F/L。

比值σ叫做表面張力系數(shù),它的單位常用dyn/cm。在數(shù)值上表面張力系數(shù)就等于液體表面相鄰兩部分間單位長度的相互牽引力。

液膜表面張力系數(shù)=液膜的表面能/液膜面積=F表面張力/（2*所取線段長）。

表面張力系數(shù)與液體性質(zhì)有關(guān),與液面大小無關(guān)。

這個實(shí)驗(yàn),也可以說是一個關(guān)于表面張力的小游戲。先找一個朋友和你一起來進(jìn)行這個游戲,然后準(zhǔn)備一杯水（把水加到杯子的邊緣處,目視水至杯口齊平處）,16枚1元的硬幣（也可以更多）。然后是這個游戲的規(guī)則,和朋友每人一次向杯子里輪流投放硬幣,每次投放硬幣數(shù)沒有限制,可以一次放進(jìn)1枚,可以2或3枚,或者更多,直到誰先把水溢出杯子為止。投放硬幣的時候用拇指和食指捏住硬幣輕輕的放進(jìn)盛滿水的杯子。本人最多一次投放了82枚1元硬幣。其實(shí)這個實(shí)驗(yàn)也可以放入回形針等較小的物品（即蘇教版物理初二上冊的實(shí)驗(yàn)）,起初回形針可能會浮在水面上,也可能會沉下去,但是在表面張力完好時杯中的水不會溢出,當(dāng)表面張力小于回形針的作用力時,它就會被破壞,表現(xiàn)為水溢出。

實(shí)驗(yàn)二

用孔紙片托水

材料：瓶子一個、大頭針一個、紙片一張,有色水一滿杯

操作：

1、在空瓶內(nèi)盛滿有色水。

2、用大頭針在白紙上扎許多孔。

3、把有孔紙片蓋住瓶口。

4、用手壓著紙片,將瓶倒轉(zhuǎn),使瓶口朝下。

5、將手輕輕移開,紙片紋絲不動地蓋住瓶口,而且水也未從孔中流出來。

講解

薄紙片能托起瓶中的水,是因?yàn)榇髿鈮簭?qiáng)作用于紙片上,產(chǎn)生了向上的托力。小孔不會漏出水來,是因?yàn)樗�有表面張�?水在紙的表面形成水的薄膜,使水不會漏出來。這如同布做的雨傘,布雖然有很多小孔,仍然不會漏雨一樣。

部分液體或固體的表面張力/表面能數(shù)據(jù)：（25度）

理論純凈水（DI Water) 72 mN/m

碳?xì)漕?a href="/baike/list_7344.html">表面活性劑（Hydrocarbon surfactant) 約 35 mN/m

聚硅氧烷類表面活性劑（Silicon Surfactant) 約 25 mN/m

氟碳?xì)漕惐砻婊钚詣�（Fluorinate surfactant) 約 < 20 dynes/cm (0.01-0.1%)

環(huán)氧樹脂（Epoxy Resin) = 47 dynes/cm

聚酰胺類聚合物（Polyamide）（尼龍） = 46 dynes/cm

纖維素（Cellulose) = 45 dynes/cm

聚酯類聚合物（PET Polymer) 約 = 43 dynes/cm

聚氯乙烯類聚合物（Polyvinyl Chloride Polymer) 約 = 39 dynes/cm

聚丙烯酸酯類聚合物（Poly acrilic polymer) 約 = 35 dynes/cm

聚乙烯類聚合物（Poly stylene polymer) 約 = 33 dynes/cm

聚胺脂類聚合物（Poly urithane polymer) 約 = 30 dynes/cm

矽膠類聚合物（Silicon polymer) 約 = 24 dynes/cm

Teflon = 18 dynes/cm

（摘錄自美國杜邦化學(xué)數(shù)據(jù),中譯或有錯誤,請網(wǎng)友指正。）

折疊實(shí)驗(yàn)三
準(zhǔn)備一盆清水和一根繡花針,將針小心翼翼地,水平地,放在平靜的水面,針就會浮著啦。這是因?yàn)樗�分子緊緊地結(jié)合在一起,產(chǎn)生了表面張力,把針給“撐”了起來。拿起洗清液,往水里一擠,針沉下去了,因?yàn)橄辞逡浩茐牧吮砻鎻埩?所以針沉了。

實(shí)驗(yàn)四

準(zhǔn)備一根細(xì)長的木棍或牙簽,用小刀雕刻成獨(dú)木舟的樣子,在獨(dú)木舟的一端沾上一點(diǎn)洗發(fā)水,再將它放在一盆清水中,不用任何動力,獨(dú)木舟就自己走了起來。

這是因?yàn)樵谙窗l(fā)水中含有表面活性劑,這些活性劑可以減弱水的表面張力,因此獨(dú)木舟上沾有洗發(fā)水一端周圍的水面張力減弱,而其另一端的張力不變,兩端的張力差形成了對獨(dú)木舟的推力,獨(dú)木舟自然就會自己前進(jìn)了。

在自然界中,我們可以看到很多表面張力的現(xiàn)象和對張力的運(yùn)用。比如,露水總是盡可能的呈球型（題圖）,而某些昆蟲則利用表面張力可以漂浮在水面上。

表面張力檢測

一、用BOpp單面膠帶進(jìn)行剝離檢驗(yàn)

將BOPP單面膠帶粘貼在待測薄膜表面,壓緊,而后再撕開。如果薄膜的表面張力達(dá)到使用要求,那么剝離時很用力,而且聲音��；相反則很容易剝離,并伴有"沙沙"聲。

二、利用達(dá)因測試筆進(jìn)行測試

薄膜表面張力值符合要求時 (BOPP:3.8x10-2N/m,PET:5.0x10-2N/m,尼龍:5.2x10-2N/m),測試筆劃過的地方液痕均勻,無斷痕,不收縮；否則測試液將收縮。如果一部分收縮,一部分不收縮,說明處理得還不夠。

值得一提的是,檢測PET和尼龍時,需選用大一級的測試筆。表面張力測試筆的常用規(guī)格有：3.8×10-2N/m、4.0×10-2N/m、4.2×10-2N/m、4.4×10-2N/m、4.8×10-2N/m 5種(測鋁箔用)。

三、自行配制表面張力測試液

部分表面張力測試液配方見附表。測試方法是用棉球蘸少許測試液涂布在處理面,判斷方法與第2點(diǎn)大致相同。

處理后的薄膜不宜放置時間過長,最多放7天。時間越長,表面張力值降低越明顯。如果需要放置較長時間,則在處理薄膜時,表面張力初期值要提高（2～4）×10-2N/m。