1液体的表面张力讲解

表面张力一、液体的表面张力产生的原因1.首先，要理解什么是表面层，由液体的性质可知：液体中分子与分子之间的距离比气体分子之间的距离小得多，它的平均距离r0的数量级约为10-10m,当两个分子之间的距离大于r0，而小于10 r0时，也就是说分子间的距离在r0－10 r0之间时，此时，分子之间的作用力表现为引力，若分子间的距离大于10 r0，则引力趋于零，所以，我们可以认为液体分子之间的引力作用范围是一个半径不超过10 r0的球，只有球内的分子才对球心的分子有作用力，这个球的半径就称为分子引力作用半径。

而液面下厚度约等于分子引力作用半径的一层液体称为液体的表面层。

所以，凡是液体跟气体接触的表面，都会形成一个有两个表面的薄层，称为表面层。

2.其次，表面层内分子的分布，从两个角度认识表面张力。

从分子动理论的观点分析：当分子间距小于分子引力作用半径时，它们之间才有相互作用的引力。

如果我们在液体内部任取一分子P ,以P为球心，以分子引力半径R 为半径作一球，这样球外分子对P 无作用力，只有球内分子对P 的作用力。

在液体内部和表面层分别取两个分子A和B，分子A在液体的内部，分子B在液体的表面层中。

如图，液体中两个分子A和B受周围分子引力作用的情形。

对A分子而言：受到的引力必定是球对称的，合力等于零。

对B分子来说：它处于液面下厚度为R的表面层中,分子B的情形就不同了。

B分子受到两种力的作用：液体和液外气体。

但是由于气体的密度与液体相比是很小的，它们对液体分子的引力作用可以忽略。

因而分子B所受的引力作用,不再是球对称的了，合力不再等于零。

由于球体是左右对称，上下不对称的，所以对于B分子所受的其他分子的作用力,在水平方向上的分力相互抵消，合力方向应该为垂直液面向下的。

这样，处于表面层中的液体分子,都受到垂直于液面并指向液体内部的力的作用。

在这些力作用下,表面层内的所有液体分子均受有向下的吸引力，使液体表面的分子有被拉进液体内部的趋势,从而把表面层紧紧拉向液体内部。

液体表面张力Ⅰ定义凡作用于液体表面，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；也像有无数张手紧紧握在一起似的。

正是因为这种张力的存在，有些小昆虫才能无拘无束地在水面上行走自如。

Ⅱ影响因素内因:无机液体的表面张力比有机液体的表面张力大的多;水的表面张力72.8mN/m(20℃);有机液体的表面张力都小于水;含氮、氧等元素的有机液体的表面张力较大;含F、Si的液体表面张力最小;分子量大表面张力大;水溶液:如果含有无机盐，表面张力比水大;含有有机物，表面张力比水小。

外因:温度升高表面张力减小;压力和表面张力没有关系。

注:液体(0度以上时)表面张力最弱的是酒精。

Ⅲ测定方法液体表面张力的测定方法分静力学法和动力学法。

静力学法有毛细管上升法、du Noüy 环法、Wilhelmy 盘法、旋滴法、悬滴法、滴体积法、最大气泡压力法;动力学法有震荡射流法、毛细管波法。

其中毛细管上升法和最大气泡压力法不能用来测液- 液界面张力。

Wilhelmy 盘法, 最大气泡压力法, 震荡射流法, 毛细管波法可以用来测定动态表面张力。

由于动力学法本身较复杂, 测试精度不高, 而先前的数据采集与处理手段都不够先进, 致使此类测定方法成功应用的实例很少。

因此, 迄今为止, 实际生产中多采用静力学测定方法。

1.毛细管上升法测定原理:将一支毛细管插入液体中, 液体将沿毛细管上升, 升到一定高度后, 毛细管内外液体将达到平衡状态, 液体就不再上升了。

此时, 液面对液体所施加的向上的拉力与液体向下的力相等。

则表面张力 :γ=ρghr/(2cosθ)式中γ为表面张力, r 为毛细管的半径, h 为毛细管中液面上升的高度, ρ为测量液体的密度, g 为当地的重力加速度, θ为液体与管壁的接触角。

第4节液体的表面张力一、液体的微观结构1．分子距离：液体不易被压缩，表明液体分子之间的距离很小。

2．液体具有流动性：液体不像固体那样具有一定的形状，而且液体能够流动。

3．分子力：液体分子间的作用力比固体分子间的作用力要小。

二、液体的表面张力1．概念：液体的表面就像紧绷着的橡皮膜，它有着一种收缩的趋势。

液体表面存在的这种收缩力叫做表面张力。

2．特点：使液体的表面积趋向最小。

3．成因：在液体的表面层分子间距较大，分子间表现为引力。

[特别提醒]液体的宏观特性及现象都是由分子的微观结构决定的，因此，在解决有关液体问题时，要从分子的微观结构特点着手分析。

1．判断：(1)荷叶上的小水滴呈球形，这是表面张力使液面扩张的结果。

()(2)液体表面张力形成的原因是液体表面层的分子分布比内部密集。

()(3)表面层中分子力表现为引力。

()答案：(1)×(2)×(3)√2．思考：分析小液珠均为球型的原因。

提示：液体的表面张力有使液体表面积收缩到最小的趋势，而在体积相同的情况下，球的表面积最小，故均为球形。

1.规则的排列，这种区域是暂时形成的，边界和大小随时改变，有时瓦解，有时又重新形成。

液体由大量的这种暂时形成的小区域构成，这种小区域杂乱无章地分布着，因而液体表现出各向同性。

2．液体具有一定的体积：液体分子的排列更接近于固体，液体中的分子密集在一起，相互作用力大，主要表现为在平衡位置附近做微小的振动，所以液体具有一定的体积，不容易被压缩。

3．液体分子间的距离小，相互作用力很大，液体分子的热运动与固体类似，主要表现为在平衡位置附近做微小的振动。

但液体分子没有长期固定的平衡位置，在一个平衡位置附近振动一小段时间以后，又转移到另一个平衡位置附近去振动，即液体分子可以在液体中移动，没有一定的形状，这就是液体具有流动性的原因。

液体中的扩散现象是由液体分子运动产生的。

分子在液体里的移动比在固体中容易得多，所以液体的扩散要比固体的扩散快。

第1节液体的表面张力[目标定位] 1.认识液体的微观结构． 2.能解释液体表面张力产生的原因． 3.理解由于表面张力而产生的物理现象．一、液体表面的收缩趋势1．实验：回形针、硬币漂浮在水面上(1)现象：当回形针或硬币漂浮在水面上时，托起回形针或硬币的水面，就像放有圆形小物品的橡皮膜稍有弯曲一样．(2)结论：液面给回形针或硬币等小物品施加了的支持力．2．实验：观察肥皂膜的变化(1)现象①铁丝框上的肥皂膜会把滑棍②肥皂膜里的棉线圈，当刺破圈内肥皂膜，棉线圈外的肥皂膜使棉线张紧，形成(2)结论：液体的表面都类似于张紧的弹性薄膜，具有的趋势．3．实验结论：液体表面有一种的趋势．正是这种的趋势使露珠、乳滴等变为球形．二、表面张力及其微观解释1．表面层(1)定义：液体与气体接触的表面存在的一个(2)特点：表面层分子的分布比液体内部2．表面张力(1)定义：液体表面各部分间相互的力．(2)作用效果：由于表面张力的作用，液体表面总要到尽可能小的面积．而体积相等的各种形状的物体中，球形物体的表面积因此小水珠、小露珠等都呈现若露珠过大，重力影响不能忽略，则呈在完全失重环境下，可形成标准的球形.一、液体的微观结构及表面张力1．液体的微观结构与宏观特性：液体中的分子是密集排列在一起的，所以液体具有一定的体积．液体之间的分子作用力比固体分子间的作用力要小．所以液体没有固定的形状，具有流动性，分子的移动比固体分子容易，所以扩散比固体要快．2．液体表面张力的成因分析：(1)由于蒸发现象，液体表面分子分布比内部分子稀疏，因而分子力表现为引力．图3－1－1(2)表面层分子之间的引力使液面产生了表面张力，使液体表面形成一层绷紧的膜．(3)表面张力的方向和液面相切，垂直于液面上的各条分界线．如图3－1－1所示．3．表面张力及其作用：(1)表面张力使液体表面具有收缩趋势，使液体表面积趋于最小．而在体积相同的条件下，球形的表面积最小．例如，吹出的肥皂泡呈球形，滴在洁净玻璃板上的水银滴呈球形(但由于受重力的影响，往往呈扁球形，在完全失重条件下才呈球形)．(2)表面张力的大小除了跟边界线长度有关外，还跟液体的种类、温度有关．【例1】下列叙述中正确的是()A．液体表面张力随温度升高而增大B．液体尽可能在收缩它们的表面积C．液体表面层的分子比液体内部的分子有更大的势能D．液体表面层的分子分布要比液体内部分子分布紧密些借题发挥表面层液体分子间距离大于r0，升温时，表面层分子距离增大，要克服分子引力做功，故液体分子势能增大，而由分子间作用的特点可知：表面张力将随分子间距的增大而减小．针对训练1下列关于液体表面张力的说法中正确的是()A．表面张力的作用是使液体表面伸张B．表面张力的作用是使液体表面绷紧C．有些小昆虫能在水面上自由行走，这是由于水的表面张力的缘故D．用滴管滴液滴，滴的液滴总近似是球形，这是由于表面张力的缘故【例2】下列说法正确的是()A．表面张力就是分子力B．水面托起缝衣针表明表面张力与缝衣针的重力相平衡C．表面张力的大小跟液面上分界线的长短有关D．液体表面好像张紧的橡皮膜具有收缩趋势二、液体内部和表面层分子的分布特点1．液体内部分子的运动特点：在液体内部，每个分子周围有许多别的分子．当某个分子从平衡位置向某一方向运动时，它一方面要受到所离开的那个方向的分子的吸引，另一方面又要受到所靠拢的那个方向的分子的排斥．引力和斥力的数量级相同，通常可认为其大小相等．因此，液体内部分子只能在平衡位置附近振动，分子间距等于r0.2．液体表面分子的分布：液体表面附近的分子由平衡位置向外运动时，因为气体分子对它的斥力很小，不起显著作用，它只受到内部分子的吸引力，因此使它恢复到平衡位置的作用力就没有在液体内部时大，使得表面层里的分子振动的振幅要比液体内部分子的振幅大，一些动能大的分子就有可能冲出吸引力范围，成为气体分子，结果形成表面层里的分子分布比液体内部的分子分布稀疏，分子之间的距离就比较大(r＞r0)．【例3】关于液体表面的收缩趋势，正确的说法是()A．因为液体表面分子的分布比内部密集，所以有收缩趋势B．液体表面分子的分布和内部相同，所以有收缩趋势C．因为液体表面分子的分布比内部稀疏，所以有收缩趋势D．液体表面分子受到与其接触的气体分子的斥力作用，使液体表面有收缩趋势针对训练2在液体与气体接触的表面层内，分子的分布及分子间的作用力的特点是()A．分子的分布比液体内部密，分子间的作用力表现为引力B．分子的分布比液体内部密，分子间的作用力表现为斥力C．分子的分布比液体内部疏，分子间的作用力表现为引力D．分子的分布比液体内部疏，分子间的作用力表现为斥力液体的微观结构及表面张力1．关于液体的表面张力，下列说法中错误的是()．A．表面张力是液面各部分间相互吸引的力B．表面张力是液体表面层中任一分界线两侧大量分子相互作用力的宏观表现C．表面层里分子分布要比液体内部稀疏些，分子力表现为引力D．表面层里分子距离比液体内部大些，分子力表现为引力2．在以下事例中，不能用液体表面张力来解释的是()A．草叶上的露珠呈圆球形B．油滴在水面上会形成一层油膜C．用湿布不易擦去玻璃窗上的灰尘D．油瓶外总是附有一层薄薄的油图3－1－23．如图3－1－2所示，金属框上阴影部分表示肥皂膜，它被棉线分割成a、b 两部分．若将肥皂膜的a部分用热针刺破，棉线的形状是下图中的哪一个()液体内部和表面层分子的分布特点4．液体表面张力产生的原因是()A．液体表面层分子较紧密，分子间斥力大于引力B．液体表面层分子较紧密，分子间引力大于斥力C．液体表面层分子较稀疏，分子间引力大于斥力D．液体表面层分子较稀疏，分子间斥力大于引力5．下列关于液体的表面张力的说法中正确的是()A．由于液体的表面张力使表面层内液体分子间的平均距离小于r0B．由于液体的表面张力使表面层内液体分子间的平均距离大于r0C．产生表面张力的原因是表面层内液体分子间只有引力没有斥力D．表面张力使液体的表面有收缩的趋势(时间：60分钟)题组一液体的微观结构及表面张力1．洗涤剂能除去衣服上的污垢，其原因是()A．降低了水的表面张力，使水和洗涤剂容易进入被洗物质的纤维和附着的污垢粒子之间B．增加了水的表面张力，使水和洗涤剂容易进入被洗物质的纤维和附着的污垢粒子之间C．洗涤剂分子的吸引力将污垢粒子吸入水中D．洗涤剂的分子斥力将污垢粒子推离衣服纤维表面2．如图3－1－3所示，金属框架的A，B间系一个棉线圈，先使框架布满肥皂膜，然后将P和Q两部分肥皂膜刺破，线的形状将变成下图中的()图3－1－33．关于液体，下列说法正确的是()A．液体的性质介于气体和固体之间，更接近气体B．液体表现出各向异性C．液体分子的热运动与固体类似，主要表现在固定的平衡位置附近做微小振动D．液体的扩散比固体的扩散快4．关于液体的表面张力，下列说法正确的是()A．表面张力是液体内部分子间的相互作用力B．液体表面层分子的分布比内部稀疏，分子力表现为引力C．不论是水还是水银，表面引力都会使表面收缩D．表面张力的方向与液面垂直5．下列现象中，由于液体的表面张力而引起的是()A．小昆虫能在水面上自由来往而不陷入水中靠的是液体的表面张力作用B．小木块能够浮于水面上是液体表面张力与其重力平衡的结果C．缝衣针浮在水面上不下沉是重力和水的浮力平衡的结果D．喷泉喷射到空中形成一个个球形的小水珠是表面张力作用的结果6．下列现象中，哪些是液体的表面张力所造成的()A．两滴水银相接触，立即会合并到一起B．熔化的蜡从燃烧的蜡烛上流下来，冷却后呈球形C．用熔化的玻璃制成各种玻璃器皿D．水珠在荷叶上呈球形题组二液体内部和表面层分子的分布特点7．液体表面层中的分子与液体内部的分子相比有()A．较小的势能B．较大的势能C．相同的势能D．较大的动能8．如图3－1－4所示为一沾有肥皂膜的闭合金属框，若将膜面上棉线圈内部的膜戳破后，棉线圈会被拉成圆形，这是因为__________的作用；与戳破前相比，肥皂膜的内能__________(选填“增加”“减少”或“不变”)．图3－1－49．下列关于液体表面张力的说法中，正确的是()A．液体表面张力的存在，使得表面层内分子的分布比内部要密些B．液体表面层分子间的距离大于液体内部分子间的距离，从而表现为引力，因而产生表面张力C．液体表面层分子间只有引力而无斥力是产生表面张力的原因D．表面张力使液体表面有收缩到最小面积的趋势10．关于液体表面张力是怎样产生的，下列说法正确的是()A．因为在液体的表面层里，液体分子间距离较大，分子间只有引力而斥力消失B．表面张力就是气体分子对表面层里的液体分子的吸引力C．在液体的表面层里，由于液体分子间距离比液体内部稍大，液体分子间的引力大于斥力D．液体表面层的液体分子密度小，因而呈现引力题组三综合应用11.图3－1－5在天平的左盘挂一根铁丝，右盘放一砝码，且铁丝浸于液体中，此时天平平衡，如图3－1－5所示，现将左端液体下移使铁丝刚刚露出液面，则()A．天平仍然平衡B．由于铁丝离开水面沾上液体，重量增加而使天平平衡破坏，左端下降C．由于铁丝刚离开液面，和液面间生成一液膜，此液体膜的表面张力使天平左端下降D．以上说法都不对12．如图3－1－6所示，布满肥皂膜的金属框abcd水平放置，ab边能在框架上无摩擦地左右滑动．那么，把原来固定的ab边放开，ab边应向________滑动，做________运动．图3－1－6参考答案一、1．(1)稍有弯曲．(2)向上．2．(1)①拉回．②圆形．(2)收缩．3．收缩，收缩．二、1．(1)薄层．(2)稀疏．2．(1)吸引．(2)收缩，最小．，球形．，椭球形．.【例1】答案BC解析这是有关液体表面层分子相互作用的问题，液体的表面层由于和气体接触，与内部情况不同，表面层分子的分布要比内部稀疏．这样分子间就表现为引力了，宏观上即表面张力，这样液体表面就有收缩到最小的趋势．随温度的升高，表面层分子距离更要增大，引力作用随之减小，所以表面张力要减小．而在液体内，分子间的引力基本等于斥力，即r＝r0，分子势能最小，在表面层r＞r0，所以分子势能比液体内部的分子势能大．针对训练1答案BCD解析表面张力的作用效果是使液体表面绷紧，由于表面张力，使小昆虫站在液面上；由于表面张力使液滴收缩成球形．故正确答案为B、C、D.【例2】答案CD解析表面张力是液体表面层内分子引力的宏观表现，不能说表面张力就是分子力．故A选项错误；缝衣针在水面上静止是液膜对其弹力与重力平衡，B选项错误；表面张力的大小与液面上分界线的长短有关，且表面张力有使液面收缩的趋势，因此C、D选项正确．【例3】答案 C解析液体表面层内分子比液体内部分子分布稀疏．在液体内部分子间的距离是r＝r0，分子引力和分子斥力相等，对外表现的分子力为零．在表面层，分子间的距离是r>r0.分子间的作用力表现为相互吸引，它的作用是使液体表面绷紧，有收缩的趋势，A、B错误，C正确；表面层上方的气体分子对液体表面分子的吸引力很小，可以忽略，不是使液体表面收缩的原因，故D错误．针对训练2答案 C解析对于液体表面层内的分子，由于液体内部分子对它的引力大于空气分子对它的引力，所以表面层内分子所受的合力指向液体内部，所以表面层的分子都有挤进液体内部的趋势，因此表面层分子较液体内部稀疏，分子间的距离大，分子力表现为引力，这是表面张力产生的原因，选项C正确.1．答案 A2．答案 B解析要抓住表面张力产生的原因，再结合实例和具体现象去分析．液体的表面层由于与空气接触，所以表面层里分子的分布比较稀疏，分子间呈引力作用．在这个力作用下，液体表面有收缩到最小的趋势，这个力就是表面张力．结合四个例子看，只有B中油膜不是收缩而是扩散，所以B不能用表面张力的理论来解释．3．答案 D解析肥皂膜未被刺破时，作用在棉线两侧的表面张力互相平衡，棉线可以有任意形状．当把a部分液膜刺破后，在b部分液膜表面张力的作用下，棉线将被绷紧．因液体表面有收缩到面积最小的趋势，而在同周长的几何图形中，圆面积最大，所以棉线被拉成凹的圆弧形状．正确选项为D.4．答案 C解析液体表面层内分子比内部稀疏．液体表面层内分子间的相互作用表现为引力，即分子间的引力比斥力大，故正确答案为C.5．答案D1．答案 C2．答案 C3．答案 D解析液体分子间距离与固体分子间距离接近，都不易被压缩，故A错；液体由大量暂时形成的小区域构成，这种小区域杂乱无章的分布着，因而液体表现出各向同性，故B错；液体分子与固体分子都在平衡位置附近做微小振动，所不同的是液体没有固定的平衡位置，故C错．液体的扩散要比固体的扩散快，故D对．4．答案BC解析液体表面层内分子较液体内部稀疏，故分子力表现为引力，表面张力的作用使液面具有收缩的趋势，其方向沿液面的切线方向与分界线垂直．表面张力是液体表面层分子间的作用力．故B、C正确，A、D错误．故正确答案为B、C. 5．答案AD解析仔细观察可以发现，小昆虫在水面上站定或行进过程中，其脚部位置比周围水面稍下陷，但仍在水面上而未陷入水中，就像踩在柔韧性非常好的膜上一样，因此，这是液体的表面张力在起作用，浮在水面上的缝衣针与小昆虫情况一样，故A选项正确，C选项错误；小木块浮于水面上时，木块的下部实际上已经陷入水中(排开一部分水)受到水的浮力作用，是浮力与重力平衡的结果，而非表面张力在起作用，故B选项错误；喷泉喷到空中的水分散时，每一小部分的表面都有表面张力在起作用且水处于完全失重状态，因而形成球状水珠(体积一定情况下以球形表面积为最小，表面张力的作用使液体表面有收缩到最小面积的趋势)，故D选项正确．6．答案ABD解析用熔化的玻璃制成各种器皿，跟各种模型有关，并非表面张力造成的，故本题选A、B、D.7．答案 B解析液体内部，分子间距离r＝r0，分子势能最小，而液体表面层分子的分布要比内部稀疏，r＞r0，所以表面层的分子均具有较大的势能，故B正确．8．答案液体表面张力减少9．答案BD10．答案 C解析液体表面张力是因为液体表面层里分子间距离比液体内部稍大，液体分子间的引力大于斥力而产生的，C正确．11.答案 C解析铁丝在刚离开液面时，和液面之间形成一层膜，膜中分子密度小，分子稀疏，分子力表现为引力，对铁丝产生向下的拉力作用，使天平左端下降．12．答案右加速解析由于ab边能在框架上无摩擦地左右滑动，而肥皂膜的表面张力为ab边提供了向右的拉力，使它向右加速运动．。

图3-4-1§3．4　液体的表面张力3．4．1、表面张力和表面张力系数液体下厚度为分子作用半径的一层液体，叫做液体的表面层。

表面层内的分子，一方面受到液体内部分子的作用，另一方面受到气体分子的作用，由于这两个作用力的不同，使液体表面层的分子分布比液体内部的分子分布稀疏，分子的平均间距较大，所以表面层内液体分子的作用力主要表现为引力，正是分子间的这种引力作用，使表面层具有收缩的趋势。

液体表面的各部分相互吸引的力称为表面张力，表面张力的方向与液面相切，作用在任何一部分液面上的表面张力总是与这部分液面的分界线垂直。

表面张力的大小与所研究液面和其他部分的分界线长度L 成正比，因此可写成Lf σ=式中称为表面张力系数，在国际单位制中，其单位是σN/m ，表面张力系数的数值与液体的种类和温度有关。

σ3．4．2表面能我们再从能量角度研究张力现象，由于液面有自动收缩的趋势，所以增大液体表面积需要克服表面张力做功，由图3-4-1可以看出，设想使AB 边向右移动距离△x ，则此过程中外界克服表面张力所做的功为Sx AB x f x F W ∆=∆⋅=∆=∆=σσ22外式中△S 表示AB 边移动△x 时液膜的两个表面所增加的总面积。

若去掉外力，AB 边会向左运动，消耗表面自由能而转化为机械能，所以表面自由能相当于势能，凡势能都有减小的趋势，而，所以液体表面具有收缩的趋势，例S E ∞如体积相同的物体以球体的表面积最小，所以若无其他作用力的影响，液滴等均应为球体。

例 将端点相连的三根细线掷在水面上，如图3-4-2所示，其中1、2线各长1.5cm ，3线长1cm ，若在图中A 点滴下某种杂质，使表面张力系数减小到原来的0.4，求每根线的张力。

然后又把该杂质滴在B 点，求每根线的张力：已知水的面表张力系数α=0.07N/m。

A 滴入杂质后，形成图3-4-3形状，取圆心角为θ的一小段圆弧，该线段在线两侧张力和表面张力共同作用下平衡，则有，式中1)4.0(2sinR a a aT θθ-=代入后得cm R πθθ25.2,22sin1=≈。

实验讲义-液体表⾯张⼒液体表⾯张⼒系数的测量表⾯现象⼴泛见诸于钢铁⽣产，焊接，印刷，复合材料的制备等过程中。

液体表⾯张⼒系数是表征液体性质的⼀个重要参数。

测量液体表⾯张⼒系数有多种⽅法，如最⼤泡压法，⽑细管法，拉脱法。

许多现象表明液体表⾯具有收缩到尽可能⼩的趋势，这是液体分⼦间存在相互作⽤⼒的宏观表现。

从微观⾓度看，液体表⾯具有厚度为分⼦吸引⼒有效半径的表⾯层，处于表⾯层内的分⼦⽐液体内部的分⼦少了⼀部分能与之吸引的分⼦，因此出现了⼀个指向液体内部的吸引⼒，使得这些分⼦具有向液体内部收缩的趋势。

⽽从能度看，任何内部分⼦欲进⼊表⾯层就要克服这个吸引⼒⽽做功。

显见，表⾯层有着⽐液体内部更⼤的势能（表⾯能），且液体表⾯积越⼤，表⾯能也越⼤。

⽽任何体系总以势能最⼩的状态最为稳定，所以液体要处于稳定状态，液⾯就必须缩⼩，以使其表⾯能尽可能⼩，宏观上就表现为液体表⾯层内的表⾯张⼒。

我们想象在液体表⾯画⼀条直线，表⾯张⼒就表现为线段两边的液⾯以⼀定的拉⼒α相互作⽤，⽽⼒的⽅向与线段垂直，⼒的⼤⼩与该段直线的长度L成正⽐，即f L=（1）a其中，⽐例系数α称为液体的表⾯张⼒系数，单位为N/m。

当液体表⾯与其蒸汽或空⽓相接触时，表⾯张⼒仅与液体本⾝的性质及其温度有关。

⼀般情况下，密度⼩、容易蒸发的液体，其α较⼩；⽽熔融⾦属的α则很⼤。

对于同种液体，温度越⾼，其α越⼩。

当液体与固体相接触时，不仅取决于液体⾃⾝的内聚⼒，⽽且取决于液体分⼦与其接触的固体分⼦之间的吸引⼒（称为附着⼒）。

当这个附着⼒⼤于内聚⼒时，液体就会沿固体表⾯扩展，这种现象称为润湿。

当这个附着⼒⼩于内聚⼒时，液体就不会在固体表⾯扩展，称为不润湿。

润湿与不润湿取决于液体、固体的性质，如纯⽔能完全润湿⼲净的玻璃，但不能润湿⽯蜡；⽔银不能润湿玻璃，却能润湿⼲净的铜、铁等。

润湿性质与液体中杂质的含量、温度以及固体表⾯的清洁程度也密切相关，某些杂质能使α增⼤，⽽表⾯活性物质则能使α减⼩。

实验讲义-液体表⾯张⼒实验讲义-液体表⾯张⼒系数的测量许多涉及液体的物理现象都与液体的表⾯性质有关，液体表⾯的主要性质就是表⾯张⼒。

例如液体与固体接触时的浸润与不浸润现象、⽑细现象、液体泡沫的形成等，⼯业⽣产中使⽤的浮选技术，动植物体内液体的运动，⼟壤中⽔的运动等都是液体表⾯张⼒的表现。

液体表⾯在宏观上就好像⼀张绷紧的橡⽪膜，存在沿着表⾯并使表⾯趋于收缩的应⼒，这种⼒称为表⾯张⼒，⽤表⾯张⼒系数σ来描述。

因此，对液体表⾯张⼒系数的测定，可以为分析液体表⾯的分⼦分布及结构提供帮助。

液体的表⾯张⼒系数σ与液体的性质、杂质情况、温度等有关。

当液⾯与其蒸汽相接触时，表⾯张⼒仅与液体性质及温度有关。

⼀般来讲，密度⼩，易挥发液体σ⼩；温度愈⾼，σ愈⼩。

测量液体表⾯张⼒系数有多种⽅法，如拉脱法，⽑细管法，平板法，最⼤泡压法等。

本实验是⽤拉脱法和⽑细管法测定液体的表⾯张⼒系数。

【实验⽬的】1．⽤拉脱法测量室温下液体（⽔）的表⾯张⼒系数；2. ⽤⽑细管法测量室温下液体（⽔）的表⾯张⼒系数；3．学习⼒敏传感器的使⽤和定标。

【实验原理】⼀、拉脱法测量⼀个已知周长L 的⾦属⽚从待测液体表⾯脱离时需要的⼒，求得该液体表⾯张⼒系数的实验⽅法称为拉脱法．若⾦属⽚为环状吊⽚时，考虑⼀级近似，可以认为脱离⼒为表⾯张⼒系数乘上脱离表⾯的周长，即 122()F L D D σσπ=?=?+ （1）式中，F 为脱离⼒，D 1，D 2分别为圆环的外径和内径，σ为液体的表⾯张⼒系数．脱离⼒的测量应该为即将脱离液⾯测⼒计的读数F 1减去吊环本⾝的重⼒mg 。

吊环本⾝的重⼒即为脱离后测⼒计的读数F 2。

所以表⾯张⼒系数为：)()(2121211D D F F D D mg F +-=+-=ππσ (2) 硅压阻式⼒敏传感器由弹性梁和贴在梁上的传感器芯⽚组成，其中芯⽚由四个硅扩散电阻集成⼀个⾮平衡电桥，当外界压⼒作⽤于⾦属梁时，在压⼒作⽤下，电桥失去平衡，此时将有电压信号输出，输出电压⼤⼩与所加外⼒成正此，即ΔΔU K F = （3）式中，?U F 为外⼒的⼤⼩，K 为硅压阻式⼒敏传感器的灵敏度，?U 为传感器输出电压的⼤⼩。