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生活中存在的一些表麵張力現象
來源:王輝 瀏覽 2639 次 發布時間:2022-10-13
表麵張力指的是液體表麵任意二相鄰部分之間垂直於它們的單位長度分界線相互作用的拉力。表麵張力的形成同處在液體表麵薄層內的分子的特殊受力狀態密切相關。表麵張力還存在於不同相之間的界麵,並非隻限於液-氣之間,其他如液-固和氣-固之間也有,甚至不互溶的兩液相之間也有表麵張力,它們更正確的名稱應為界麵張力。當一液滴在固體表麵上,在氣、固、液三相的交會點相互間的表麵張力成一平衡狀態,因此產生了液相與固相界麵的接觸角。液滴在固體表麵上有兩種極端的情況,如果液體完全潤濕固體表麵,則接觸角趨近於0,如水在玻璃表麵上。如果液體完全不潤濕固體表麵,則接觸角趨近於180度,這時液體成為球滴,如水銀在玻璃上或水在鐵氟龍表麵上。表麵張力的存在形成了一係列日常生活中可以觀察到的特殊現象。
生活中存在的一些表麵張力現象
細心觀察蓮花、芋頭葉及甘藍菜的葉麵,撸撸社下载安装發現水珠可以在這些葉麵上自由的滾動。自來水筆的墨水不會因地心引力而滴出、毛筆上的墨汁不會掉下來。水滴在水龍頭下會慢慢形成一個球狀的液滴再滴下來,肥皂泡泡吹出來不會破。這些現象都是和表麵張力有關。水珠能在荷葉上自由的滾動,這是因為水在葉麵上的接觸角介於130~160度之間,接觸角大顯示出水珠不易潤濕表麵。而自來水筆的墨水不會滴出來以及毛筆的墨汁不會掉下來是因為液體的毛細管現象。因為毛細管的水與管壁的接觸角小於90度,表示水與管壁的附著力較水分子間的內聚力大,由於附著力與表麵張力的相互作用,一垂直毛細管端的液滴會被吸住,並和重力達到平衡,這就是自來水筆的墨水不會因地心引力而滴出的原因。而便宜的原子筆往往因表麵張力的控製不良而不順暢或油墨溢出。毛筆上的墨汁不會掉下來也是毛細現象的關係。
表麵張力牽涉到生活中許許多多的特殊現象,在與表麵張力有關的各種現象中,接觸角扮演著極為重要的角色,藉由改變表麵張力可以控製接觸角,進而應用由表麵張力所牽涉到的各種現象。例如當液體表麵累積有電荷時,由於同性相斥的關係,拉伸薄膜所需的力就會減少,表麵張力也因而降低。電濕潤(electrowetting)就是利用這種現象,在液麵施一電壓,藉由表麵張力的減少和接觸角的改變,掌控液-固間的潤濕狀態。蓮葉的自潔功能是由於納米的表麵纖毛結構使其具有與水的超高接觸角。科學家在了解這種自然界神奇功能的原理後,開發出可以運用在建築物的外牆、汽車的烤漆、衛浴設備的瓷釉上的塗層,這些塗層材料達到自潔的功效,成為真正的「不沾鍋」,在生活中廣泛的應用。
表麵張力以及接觸角的測試可以通過專業的撸撸社软件下载免费版器測試。一般來說測量液體表麵張力值的測定儀器,基於原理的不同可以分為白金板法、白金環法、大氣泡法、懸滴法、滴體積法以及滴重法等原理,實現液體的表麵張力值的測量。





