.液体,原来液体与气体相接触时,会形成一个表面层,在这个表面层内存在着的相互吸引力就是表面张力,它能使液面自动收缩。表面张力是由液体分子间很大的内聚力引起的.不光液体与气体之间的表面层,液体与固体器壁之间也存在着“表面层”,这一液体薄层通常叫做附着层,它也一样存在着表面张力。这一表面张力决定了液体和固体接触时,会出现两种现象:不浸润和浸润现象。水银掉到玻璃上,是呈现出球形,也就是说,水银与玻璃的接触面具有收缩趋势,这种现象为不浸润。而水滴掉到玻璃上,是慢慢地沿玻璃散开,接触面有扩大趋势,这种现象为浸润。水银虽然不能浸润玻璃,但是用稀硫酸把锌板擦干净后,再在板上滴上水银,我们将会看到,水银慢慢地沿锌板散开,而不再呈球形。所以说,同一种液体能够浸润某些固体,而不能浸润另一些固体。水银能浸润锌,而不能浸润玻璃;水能浸润玻璃,而不能浸润石蜡。
2.表面张力与分子间作用力呈线形相关,但不能比较它们两个的大小.水分子汽化最终克服的是分子间作用力..表面张力是分子力的一种宏观表现,在内聚力的作用下,表面层液体分子的移动总是尽量地使表面积减小.在液体表面形成一层弹性薄膜,这样便出现了表面张力.表面张力起源于分子引力,从其作用效果来看,它属一种拉力.
促使液体表面收缩的力叫做表面张力。即液体表面相邻两部分之间,单位长度内互相牵引的力。如液面被长度为L的直线分成两部分,这两部分之间的相互拉力F是垂直于直线L,并与表面相切。则(见图1)
比例系数σ就是液体的表面张力系数,它表示液体表面相邻两部分间单位长度的相互牵引力。
如果液体表面积增大ΔS,液体表面自由能增加ΔE,则表面张力系数σ等于增加单位表面积时,外力所需作的功,也可用下式表示σ=ΔE/ΔS(见图2)
这说明,表面张力系数σ在数值上等于增加单位表面积时所增加的表面能,在等温条件下能转变为机械能的表面内能部分,在热力学中称为表面自由能。从能的角度看,表面张力系数σ就是增加单位表面时所增加的表面自由能。液体表面张力系数的性质表现为:1.液体不同表面张力系数不同。例如,密度小的,容易蒸发的液体表面张力系数小,如液氢和液氦;已熔化的金属表面张力系数则很大;2.表面张力系数随温度的升高而减小,近似地为一线性关系;3.表面张力系数的大小还与相邻物质的化学性质有关;4.表面张力系数还与杂质有关,加入杂质可促使液体表面张力系数增大或减小。一般说来醇、酸、醛、酮等有机物质大都是表面活性物质,比水的表面张力系数小得多。例如,在钢液结晶时,加入少量的硼,就是为了促使液态金属加快结晶的速度。
毛细现象与表面张力系数
毛细现象中液体上升、下降高度。h的正负表示上升或下降。
浸润液体上升,接触角为锐角;不浸润液体下降,接触较为钝角。
上升高度h=2*表面张力系数/(液体密度*重力加速度g*液面半径R)。
上升高度h=2*表面张力系数*cos接触角/(液体密度*重力加速度g*毛细管半径r)。
作用于液体表面,使液体表面积缩小的力,称为液体表面张力。它产生的原因是 液体跟气体接触的表面存在一个薄层,叫做表面层,表面层里的分子比液体内部稀疏,分子间的距离比液体内部大一些,分子间的相互作用表现为引力。就象你要把弹簧拉开些,弹簧反而表现具有收缩的趋势
表面张力
多相体系中相之间存在着界面。习惯上人们仅将气-液,气-固界面称为表面。
通常,由于环境不同,处于界面的分子与处于相本体内的分子所受力是不同的。在水内部的一个水分子受到周围水分子的作用力的合力为零,但在表面的一个水分子却不如此。因上层空间气相分子对它的吸引力小于内部液相分子对它的吸引力,所以该分子所受合力不等于零,其合力方向垂直指向液体内部,结果导致液体表面具有自动缩小的趋势,这种收缩力称为表面张力。将水分散成雾滴,即扩大其表面,有许多内部水分子移到表面,就必须克服这种力对体系做功——表面功。显然这样的分散体系便储存着较多的表面能。
表面张力是物质的特性,其大小与温度和界面两相物质的性质有关。
在293K下水的表面张力为72.75×10-3 N·m-1,乙醇为22.32×10-3 N·m-1,正丁醇为24.6×10-3N·m-1,而水-正丁醇(4.1‰)的界面张力为34×10-3 N·m-1。