促使液體表面收縮的力叫做表面張力。即液體表面相鄰兩分之間,單位長(zhǎng)度內(nèi)互相牽引的力。如液面被長(zhǎng)度為L(zhǎng)的直線分成兩分,這兩分之間的相互拉力F是垂直于直線L,并與表面相切。
如果液體表面積增大ΔS,液體表面自由能增加ΔE,則表面張力系數(shù)σ等于增加單位表面積時(shí),外力所需作的,也可用下式表示σ=ΔE/ΔS。
這說(shuō)明,表面張力系數(shù)σ在數(shù)值上等于增加單位表面積時(shí)所增加的表面能,在等溫條件下能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能的表面內(nèi)能分,在熱力學(xué)中稱為表面自由能。從能的角度看,表面張力系數(shù)σ就是增加單位表面時(shí)所增加的表面自由能。液體表面張力系數(shù)的性質(zhì)表現(xiàn)為:1.液體不同表面張力系數(shù)不同。例如,密度小的,容易蒸發(fā)的液體表面張力系數(shù)小,如液氫和液氦;已熔化的金屬表面張力系數(shù)則很大;2.表面張力系數(shù)隨溫度的升而減小,近似地為線性關(guān)系;3.表面張力系數(shù)的大小還與相鄰物質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)有關(guān);4.表面張力系數(shù)還與雜質(zhì)有關(guān),加入雜質(zhì)可促使液體表面張力系數(shù)增大或減小。般說(shuō)來(lái)醇、酸、醛、酮等有機(jī)物質(zhì)大都是表面活性物質(zhì),比水的表面張力系數(shù)小得多。例如,在鋼液結(jié)晶時(shí),加入少量的硼,就是為了促使液態(tài)金屬加快結(jié)晶的速度。
毛細(xì)現(xiàn)象中液體上升、下降度。h的正負(fù)表示上升或下降。
浸潤(rùn)液體上升,接觸角為銳角;不浸潤(rùn)液體下降,接觸角為鈍角。
上升度h=2*表面張力系數(shù)*cos接觸角/(液體密度*重力加速度g*毛細(xì)管半徑r)。
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