(整理)实验讲义-液体表面张力-.9.

《液体的表面张力》讲义在我们日常生活中，液体无处不在，从我们喝的水到厨房中的食用油，从清晨的露珠到流淌的江河湖海。

然而，你是否曾经留意过液体表面那些看似微小却又十分有趣的现象？比如，水珠总是尽量保持球形，小昆虫能在水面上行走而不会沉没。

这些现象的背后，都隐藏着一个重要的物理概念——液体的表面张力。

一、什么是液体的表面张力要理解液体的表面张力，我们首先得知道液体分子的结构和运动方式。

在液体内部，分子受到来自各个方向的其他分子的吸引力，这些吸引力相互抵消，使得分子能够在一定范围内自由移动。

但在液体表面，情况就有所不同了。

表面的分子只受到来自液体内部的吸引力，而外部没有分子对它们产生吸引力，从而导致表面分子受到一个向内的合力，就好像有一层紧绷的“薄膜”把液体表面拉紧了一样。

这种使液体表面尽量缩小的力，就是液体的表面张力。

它使得液体表面在没有外力作用时，总是趋向于最小的表面积，也就是球形。

因为在相同体积的情况下，球形的表面积是最小的。

举个简单的例子，当我们把一滴水放在光滑的平面上时，它会自动形成一个近似球形的水珠，而不是随意摊开成一片。

这就是表面张力在起作用。

二、影响液体表面张力的因素1、液体的种类不同的液体，其表面张力大小是不同的。

一般来说，极性分子组成的液体，比如水，表面张力较大；而非极性分子组成的液体，比如一些有机溶剂，表面张力相对较小。

2、温度温度对液体的表面张力有显著影响。

通常情况下，随着温度的升高，液体分子的热运动加剧，分子间的距离增大，相互作用力减弱，导致表面张力减小。

比如，我们在烧开水时可以看到，水的表面张力随着温度的升高而逐渐变小，水的沸腾就是表面张力无法维持水面平静的一种表现。

3、杂质液体中如果含有杂质，也会影响表面张力。

杂质可能会改变液体分子的排列和相互作用，从而改变表面张力的大小。

例如，在水中加入一些表面活性剂，如洗衣粉或洗洁精，会大大降低水的表面张力，这就是为什么这些物质能够帮助我们去除油污的原因之一。

液体表面张力测量实验技巧详解液体表面张力是指液体表面的分子与周围分子相互作用引起的力量，它决定了液体在封闭容器中能否形成凸 meniscus，以及液体抵抗外界力量的能力。

测量液体表面张力非常重要，尤其在物理、化学、生物学等领域中。

本文将详细介绍液体表面张力实验的技巧，帮助读者更好地理解和实施。

1. 实验原理液体表面张力实验基于测量液滴的形状和尺寸来确定液体表面张力的大小。

当液滴形成时，表面张力会使得液滴变成一个封闭形式，而重力则试图使其变得扁平。

通过测量液滴的直径和高度，可以计算出液体的表面张力。

2. 实验装置与材料在进行液体表面张力实验时，我们需要准备以下装置和材料：- 玻璃注射器：用于装载液滴，并控制滴注速度；- 显微镜：用于观察液滴的形态和尺寸；- 千分尺：用于测量液滴的直径；- 量筒和容纳器：用于准确计量液体；- 夹子：用于固定容纳器；- 实验室台面或平台：用于稳定实验装置。

3. 测量过程a. 准备工作首先，我们需要选择适当的液体进行实验。

常用的液体有水、酒精、甘油等。

然后，用量筒或容纳器准确测量所需液体的体积，并倒入玻璃注射器中。

b. 液滴形成将玻璃注射器贴近实验室台面或平台，并将液体缓慢滴注至台面上，使液体形成一个小液滴悬于玻璃注射器尖端。

要注意滴注速度的控制，过快或过慢都会影响液滴形成和形态的稳定。

c. 形态观察与测量将显微镜与液滴保持适当距离，以便观察到液滴的形状和细节。

同时，用千分尺测量液滴直径的最大和最小值，并记录下来。

为了提高精确度，可以多次重复测量，并取平均值。

d. 计算液体表面张力根据测量得到的液滴直径和平均值，可以使用杨氏方程来计算液体的表面张力。

杨氏方程为T = (4γd)/D，其中T为表面张力，γ为液滴接触角余弦，d为液滴直径，D为液滴高度。

通过代入数值，就可以得到液体的表面张力值。

4. 实验注意事项在进行液体表面张力实验时，需要注意以下几点：- 液滴形成时要保持稳定，避免扰动和震动；- 控制滴注速度，过快或过慢都会影响实验结果；- 测量实验数据时要尽量避免人为误差，多次测量并取平均值以提高准确度；- 注意实验安全，避免误伤和液体溅出。

液体表面张力实验报告引言：液体表面张力是物理学中一个重要的概念，它涉及到液体分子之间的相互作用力及其对液面的影响。

为了理解和测量液体表面张力，我们进行了一项实验。

本报告将详细介绍实验的目的、原理、实验装置和步骤、实验结果及分析，并探讨了液体表面张力的应用领域。

一、实验目的本实验的目的是通过测量液体表面张力，探究液体分子间的相互作用力以及表面张力对液面的影响，并了解液体表面张力的应用。

二、实验原理液体表面张力是由于液体内分子间相互作用力较强造成的。

表面张力越大，表明液体分子间的相互作用力越强。

常用的测定表面张力的方法有静力法和动力法两种。

实验室常用静力法测定表面张力，即通过测量液滴在毛细管或针管中的形状来计算表面张力值。

三、实验装置和步骤实验装置包括毛细管、滴定管、显微镜、滴灌装置等。

实验步骤如下：1. 准备工作：将实验装置清洗干净，并待干燥。

2. 用毛细管吸取实验液体，调整液滴大小。

3. 将毛细管的一端贴近液体表面，让液滴悬于空气中。

4. 使用显微镜观察液滴的形状，并记录下相应的数据。

5. 重复进行多次实验，取平均值。

四、实验结果及分析根据实验数据，我们得出了液滴的形状参数，并利用公式计算出表面张力的数值。

实验的结果显示表面张力值为XN/m。

表面张力的数值与液滴的球形性质相关。

如果表面张力的数值较大，那么液滴形状会更接近球形；如果表面张力的数值较小，液滴会扁平化。

这是因为表面张力趋向于最小化表面积，而球形液滴具有最小表面积。

实验结果的分析表明，实验所用液体的表面张力值较高，说明该液体的分子间相互作用力较强。

这与液体分子间的化学性质有关。

实验结果还可用于评估液体的质量和纯度，因为液体的纯度会影响其分子间相互作用力。

五、液体表面张力的应用领域液体表面张力在实际应用中有着广泛的应用，以下简要介绍几个应用领域：1. 液体滴形成和涂层技术：液体表面张力在液滴的形成和涂层技术中发挥重要作用，如喷墨打印、涂层材料的制备等。

用硅压阻力敏传感器测定液体表面张力系数一．实验目的1．了解液体表面张力的性质，掌握拉托法测定液体表面张力的原理。

2．学习硅压阻力敏传感器的物理原理，测定水等液体的表面张力系数。

二．实验仪器WBM-1A型液体表面张力测定仪、游标卡尺图1 表面张力系数测定仪三．实验原理（缺两张图）表面张力是分子力的一种表现，它发生在液体和气体接触的边界部分，是由表面层的液体分子处于特殊情况决定的。

液体内部的分子和分子之间几乎是紧挨着的，分子间经常保持平衡距离，稍远一些就相吸，稍近一些就相斥，这就决定了液体分子不像气体分子那样可以无限扩散，而只能在平衡位置附近振动和旋转。

在液体表面附近的分子，由于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，这种收缩力称为表面张力。

表面层分子间的斥力随它们彼此间的距离增大而减小，在这个特殊层中分子间的引力作用占优势。

如果在液体表面上任意划一条分界线MN把液面分成a、b两部分(如图2所示)，f表示a部分表面层中的分子对b部分的吸引力，f´表示右部分表面层中的分子对a部分的吸引力，这两部分的力一定大小相等、方向相反。

这种表面层中任何两部分间的相互牵引力，促使了液体表面层具有收缩的趋势。

由于表面张力的作用，液体表面总是趋向于尽可能缩小，因此空气中的小液滴往往呈圆球形状。

表面张力的方向和液面相切，并和两部分的分界线垂直，如果液面是平面，表面张力就在这个平面上。

如果液面是曲面，表面张力就在这个曲面的切面上。

表面张力是物质的特性，其大小与温度和界面的性质有关。

表面张力f 的大小跟分界线MN 的长度L 成正比，可写成f = αL （1）系数α叫做表面张力系数，它的单位是“N/m ”。

在数值上表面张力系数就等于液体表面相邻两部分间单位长度的相互牵引力，表面张力系数与液体的温度和纯度等有关，与液面大小无关。

液体温度升高，α减小，纯净的液体混入微量杂质后，α明显减小。

液体表面张力引言液体表面张力是物理学中一个重要的概念，用来描述液体表面的特性。

液体表面张力对许多自然现象和工程应用都有影响，如液体的凸起和凹陷、液滴的形成与分裂以及液体在导管中的上升与下降等。

本文将介绍液体表面张力的基本原理、测量方法和影响因素。

基本原理液体表面张力是指液体分子间存在的相互作用力，使液体表面不容易被扩展的性质。

液体分子间的吸引力使液体分子在表面聚集，形成一个相对紧凑的层。

这种表面上分子的紧密堆积导致表面张力的产生。

液体表面张力的数学描述可以用表面张力系数来表示，记作T，单位是N/m。

表面张力系数是单位长度上作用在液体表面上的力与作用在该表面上液体的长度之比。

液体表面张力可以导致一些有趣的现象，如水珠的形成和浸润。

当水滴滴在一个水平表面上时，液体表面张力使得水滴呈现出球状。

而浸润现象则是液体在固体表面上的扩展与附着。

测量方法提升法提升法是一种常用的测量液体表面张力的方法。

其基本原理是通过在液体中插入一个单独的物体（如金属环），然后通过逐渐提升该物体直至脱离液体表面。

通过测量所需的提升力和物体周长，可以计算出液体表面张力。

静力法静力法是利用一个浮标并将其部分浸入液体中来测量液体表面张力的方法。

静力法的测量原理是根据液体表面张力使得液体表面的压强在垂直方向上呈现不均匀分布的特点，从而引起浸入液体的浮标受力。

比重差法比重差法是通过测量液体和另一种具有不同密度的液体的接触角来计算液体表面张力的方法。

液体的接触角可以通过测量两种液体在接触面上所形成的弯曲程度来确定，接触角的数值与液体表面张力有关。

影响因素液体表面张力受到许多因素的影响，下面介绍其中几个主要因素：温度温度对液体表面张力的影响主要是通过影响液体分子间的相互作用力。

一般来说，随着温度的升高，液体的分子动能增加，分子间的相互作用力减弱，导致液体表面张力减小。

溶液浓度溶液浓度对液体表面张力的影响可以是正的或者负的，取决于溶质和溶剂之间的相互作用力。

液体表面张力系数的测量液体表面张力系数的测定表面张力是液体表面的重要特性，它类似于固体内部的拉伸应力，这种应力存在于极薄的表面层内，是液体表面层内分子力作用的结果。

液体表面层的分子有从液面挤入液内的趋势，从而使液体有尽量缩小其表面的趋势，整个液面如同一张拉紧了的弹性薄膜，我们把这种沿着液体表面，使液面收缩的力称为表面张力。

作用于液面单位长度上的表面张力，称为液体的表面张力系数，测定液体表面张力系数的方法有：拉脱法、毛细管法、最大气泡压力法等。

本实验采用拉脱法测定表面张力系数。

实验目的：1、了解液体表面性质。

2、熟悉用拉脱法测定表面张力系数的方法。

3、熟悉用焦利弹簧秤测量微小力的方法。

实验仪器：焦利弹簧秤，被测液体，游标卡尺，矩形金属框，烧杯，砝码及托盘等实验原理：1、面张力的由来假设液体表面附近分子的密度和内部一样，它们的间距大体上在势能曲线的最低点，即相互处在平衡的位置上。

由图（1）可以看出，分子间的距离从平衡位置拉开时，分子间的吸引力先加大后减小，在这儿只涉及到吸引力加大的一段，如图（2）所示，设想内部某个分子A欲向表面迁徙，它必须排开分子1、2，并克服两侧分子3、4和后面分子5对它的吸引力。

用势能的概念来说明，就是它处在图（3）左边的势阱中，需要有大小为dE 的激活能才能越过势垒，跑到表面去。

然而表面某个分子B 要想挤向内部，它只需排开分子''21、和克服两侧分子''43、的吸引力即可，后面没有分子拉它。

所以它所处的势阱（图（3）中右边的那个）较浅，只要较小的激活能'dE 就可越过势垒，潜入液体内部。

这样一来，由于表面分子向内扩散比内部分子向表面扩散来得容易，表面分子会变得稀疏了，其后果是它们之间的距离从平衡位置稍为拉开了一些，于是相互之间产生的吸引力加大了，这就是图(3)右边所示的情况。

此时分子B 需克服分子''43、对它的吸引力比刚才大，从而它的势阱也变深了，直到'dE 变得和dE 一样时，内外扩散达到平衡。

实验九液体表面张力系数的测定液体的表面张力是表征液体性质的一个重要参数．测量液体的表面张力系数有多种方法，拉脱法是测量液体表面张力系数常用的方法之一．该方法的特点是，用秤量仪器直接测量液体的表面张力，测量方法直观，概念清楚．用拉脱法测量液体表面张力，对测量力的仪器要求较高，由于用拉脱法测量液体表面的张力约在1×10-3～1×10-2 N之间，因此需要有一种量程范围较小，灵敏度高，且稳定性好的测量力的仪器．近年来，新发展的硅压阻式力敏传感器张力测定仪正好能满足测量液体表面张力的需要，它比传统的焦利秤、扭秤等灵敏度高，稳定性好，且可数字信号显示，利于计算机实时测量，为了能对各类液体的表面张力系数的不同有深刻的理解，在对水进行测量以后，再对不同浓度的酒精溶液进行测量，这样可以明显观察到表面张力系数随液体浓度的变化而变化的现象，从而对这个概念加深理解。

实验目的1．用拉脱法测量室温下液体的表面张力系数2．学习力敏传感器的定标方法实验仪器DH607液体表面张力系数的测定仪，吊环，砝码盘，砝码，镊子，玻璃器皿实验原理测量一个已知周长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(1)式中，为脱离力，D1，D2分别为圆环的外径和内径，为液体的表面张力系数．测量金属片从待测液体表面脱离时需要的力，对金属环进行受力分析，液膜拉断之前金属环的受力表达式为:式中:F为向上的拉力, mg为金属环的重力,为液体的表面张力,为与竖直方向的夹角。

液膜拉断瞬间,,。

液膜拉断后有, 则(2)F可由硅压阻式力敏传感器测出，是此实验的关键。

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，所加外力与输出电压大小成正此，即U= K F (3)式中，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。

液体表面张力系数的测定一实验目的1学习用界面张力仪测微小力的原理和方法。

2深入了解液体表面张力的概念，并测定液体的表面张力系数二实验原理1液体表面张力由于液体分子之间存在作用力，使每个位于表面层内的分子都受到一个指向液体内部的力，这就使每个分子都有从液体表面进入液体内部的倾向，所以液体表面积有收缩的趋势，在没有外力的情况下，液滴总是呈球形，致使其表面积缩到最小，这种使液体表面收缩的力叫做液体的表面张力。

2液体表面张力系数的测量原理图1如图1,将一表面洁净的矩形金属薄片浸入水中，使其底边保持水平，然后将其轻轻提起，则其附近液面呈现如图示的形状，则0时，f方向趋向垂直向下。

在金属片脱离液体前，受力平衡条件为F f mg （1）而f 2 （l d）（2）则（3）F mg2（l d）若用金属环替代金属片，则（3）式变为（3）即为液体表面张力系数。

三实验仪器液体界面张力仪、标准砝码、环形测件、玻璃杯、镊子、纯净水、小纸片四实验内容及步骤1仪器调整。

调整仪器水平，刻度盘归零。

2调零。

将小纸片放在金属环上，调整调零旋扭，通过放大镜观察，指针、指针的像及红线 三线重合。

3绘制质量标准曲线分别在小纸片上放 100mg 、300 mg 、500 mg 、700 mg 、 1000 mg 的砝码，记下对应的刻度盘的示数。

以所加砝码的质量作为横坐标， 刻度盘的示数作为纵坐标，绘制质量标准 曲线。

4测量纯净水的表面张力系数调零。

用玻璃杯盛大约 2/3的水，放在样品座上，调节样品座的高度，使金属环刚好浸 过水面。

左手调节样品座下面的螺丝，使样品座缓慢的下降，右手调节蜗轮旋扭。

两手调节的同时，眼睛观察三线始终重合，直到环把水膜拉破为止。

记下刻度盘示数 M '为了消除随机误差，共测五次。

6将M '在质量标准曲线上查得水作用在金属环上的表面张力f mg ，按式（5）计算出水的表面张力系数。

五数据记录及处理F mg (H d 2)(4)式中di , d2为圆环的内外直径。

《液体的表面张力》讲义在我们的日常生活中，液体无处不在。

从清晨的第一杯水，到雨后的小水洼，液体以各种形式与我们相伴。

然而，你是否曾留意过液体表面的一些奇妙现象？比如，水滴总是呈球形，小昆虫能在水面上行走而不沉入水底。

这些现象的背后，都隐藏着一个重要的物理概念——液体的表面张力。

那什么是液体的表面张力呢？简单来说，液体的表面张力就是液体表面层由于分子引力不均衡而产生的沿表面作用于任一界线上的张力。

为了更好地理解这一概念，我们先来了解一下液体分子的结构和运动。

在液体内部，分子处于不停的运动中，它们受到来自各个方向的分子引力，相互抵消，合力为零。

但在液体表面，情况就有所不同了。

表面的分子受到的向内的引力大于向外的引力，这就使得液体表面有收缩的趋势，仿佛被一层弹性薄膜所包裹。

我们可以通过一个简单的实验来直观感受液体的表面张力。

拿一个回形针，轻轻地平放在水面上，你会发现回形针竟然能够浮在水面上而不下沉。

这是因为水的表面张力支撑着回形针的重量。

如果我们往水中加入一些洗涤剂，破坏了水的表面张力，回形针就会迅速沉入水底。

液体的表面张力大小与多种因素有关。

首先是液体的种类。

不同的液体，其分子结构和相互作用力不同，导致表面张力也有所差异。

一般来说，极性分子组成的液体，如 water，表面张力较大；而非极性分子组成的液体，如一些有机溶剂，表面张力相对较小。

温度也是影响液体表面张力的一个重要因素。

通常情况下，随着温度的升高，液体分子的热运动加剧，分子间距增大，分子间的相互作用力减弱，从而导致表面张力减小。

例如，水在 0℃时的表面张力约为756×10⁻³ N/m，而在 100℃时则约为 589×10⁻³ N/m。

液体表面张力在生活和生产中有着广泛的应用。

在农业方面，农药的喷雾就是利用了表面张力的原理。

为了使农药能够更好地附着在植物表面，通常会添加一些表面活性剂来降低药液的表面张力，提高喷雾效果。

液体的表面张力液体表面张力是指液体内部分子力与表面上分子力的平衡状态。

在液体表面上，由于没有边界约束，分子只受到相邻分子的吸引力，所以呈现出较高的拉力和聚集趋势。

在本文中，我将介绍液体表面张力的定义、性质和应用。

一、液体表面张力的定义液体表面张力是指液体中的分子与液体表面上的分子相互作用所形成的张力。

液体表面张力与液体分子间的相互作用力有着密切的关系。

液体分子之间存在着各种相互作用力，如分子间的吸引力、斥力和静电力等。

在液体表面上的分子由于受到周围分子的吸引，导致表面张力的产生。

二、液体表面张力的性质1. 表面张力的测量一种常见的测量液体表面张力的方法是用一个称为“浸没法”的实验。

在这个实验中，我们将一个细长的平板浸入液体中，通过测量液体的上升高度来确定液体的表面张力。

根据勾股定理，液体表面张力与液体上升高度之间存在着一定的数学关系。

2. 表面张力的影响因素液体表面张力受多种因素的影响，其中包括温度、压力和液体种类等。

一般来说，液体的表面张力随着温度的升高而减小，因为温度升高会导致分子间距的增大，从而减弱分子间相互作用力。

此外，增加压力也会使液体的表面张力减小，因为增加压力会使分子之间更加紧密，从而增大分子间的相互作用力。

3. 表面张力的特性液体的表面张力具有一些特殊的性质，如表面张力使液滴呈现球形状，因为球形是能够使表面积最小化的形状。

此外，表面张力还可以使液体在狭窄的管道中产生毛细现象，即液体可以升高或下降到远高于或远低于液体自身的一级面。

三、液体表面张力的应用液体表面张力在生活和工业中有着广泛的应用。

以下是一些常见的应用领域：1. 液体传输液体的表面张力可以用于液体的传输，例如用于液体泵和液体输送管道中。

液体表面张力的存在可以帮助液体克服重力和摩擦力，从而实现有效的液体输送。

2. 染料和墨水染料和墨水中也存在着液体表面张力的影响。

使用液体表面张力的原理，可以控制染料和墨水在纸张或织物上的分布，从而实现更均匀和准确的染色或印刷效果。

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。

许多涉及液体的物理现象都与液体的表面性质有关，液体的表面张力系数是表征液体性质的一个重要参数。

例如：液体与固体接触时出现的浸润与不浸润现象、毛细现象、以及液体泡沫的形成等就是液体表面张力的表现。

此外，工业生产中使用的浮选技术、动植物体内液体的运动和土壤中水的运动等也都是液体表面张力的表现。

因此，研究表面现象、测量表面张力系数具有极其重要的意义。

【实验目的】1. 学习掌握力敏传感器的使用和定标方法，并计算该传感器的灵敏度。

2. 了解拉脱法测定仪的工作原理和使用方法，用拉脱法测量室温下液体（水）的表面张力系数；3. 了解读数显微镜的结构、原理及使用方法，用毛细管法测量室温下液体（水）的表面张力系数；4. 认真观察实验现象，仔细分析实验过程，加深对物理规律的认识。

【预备问题】1. 表面张力是如何形成的？表面张力系数与哪些因素有关？2. 为了减小测量误差，实验时应该注意哪些问题？【实验概述】一般而言，由于液体的分子间存在有相互作用力，导致液体表面宏观上具有收缩到尽可能小的趋势。

从微观角度看，这说明了处于表面层的分子要比液体内部的分子少了一部分能与之起吸引作用的分子，因此出现了一个指向液体内部的吸引力，使这些分子具有向液体内部收缩的趋势。

从能量角度看，任何液体内部的分子欲进入表面层，就必须克服这个吸引力而做功。

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

而任何体系总是以势能最小的状态最为稳定，所以液体要处于稳定状态，液面就必然缩小，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。

可以认为，液体的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，液体表面张力系数是表征液体性质的一个重要参数。

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。

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=≈。

《液体的表面张力》讲义在我们的日常生活中，液体无处不在，从清晨的露珠到流淌的河水，从杯中的茶水到洗澡时的热水。

然而，你是否曾经留意过液体表面的一些奇妙现象？比如，水珠总是尽量保持球形，小昆虫能在水面上行走而不沉入水中。

这些现象的背后，都隐藏着一个重要的物理概念——液体的表面张力。

一、什么是液体的表面张力让我们先来了解一下表面张力的定义。

液体的表面张力，简单来说，是液体表面层由于分子引力不均衡而产生的沿表面作用于任一界线上的张力。

想象一下，液体中的分子就像一个个小球，它们在液体内部时，四面八方都受到其他分子的吸引力，这些力相互抵消，所以分子处于相对稳定的状态。

但是，当分子处于液体表面时，情况就不同了。

表面的分子只受到内部分子的吸引力，而外侧没有分子与之相互作用，这就导致表面分子受到一个向内的拉力，从而使得液体表面有收缩的趋势。

为了更直观地理解这一点，我们可以做一个小实验。

拿一个铁丝圈，上面蒙上一层肥皂膜。

当我们刺破一侧的肥皂膜时，另一侧的肥皂膜会自动收缩成一个更小的面积，这就是表面张力在起作用。

二、影响液体表面张力的因素1、液体的种类不同的液体，其表面张力大小是不同的。

一般来说，极性分子组成的液体，如水中的氢氧键具有极性，表面张力较大；而非极性分子组成的液体，如苯、乙醚等，表面张力相对较小。

2、温度温度对液体表面张力有着显著的影响。

通常情况下，随着温度的升高，液体分子的热运动加剧，分子间的距离增大，相互作用力减弱，从而导致表面张力减小。

例如，水在0℃时的表面张力约为756mN/m，而在 100℃时则降至 589mN/m。

3、杂质如果液体中溶解了杂质，也会影响表面张力。

有些杂质会使表面张力增大，而有些则会使其减小。

比如，在水中加入无机盐，表面张力会增大；而加入有机醇类等物质，则会使表面张力减小。

三、表面张力的作用1、露珠的形成在清晨，我们常常能看到草叶上挂着晶莹的露珠。

这是因为液体表面张力的存在，使得水滴在不受外力作用时尽量收缩成球形，从而形成了露珠。

液体的表面张力实验液体的表面张力是指液体表面上分子间相互吸引力所产生的一种现象。

在实验中，我们可以通过一系列简单的操作和观察，来揭示液体的表面张力现象，并进一步了解其背后的原理。

实验材料包括一小杯水、一只干净的针、一张纸片和一只塑料片。

首先，我们将水倒入小杯中，使其约八分满。

然后，我们将纸片平放在水面上，并轻轻观察。

我们会发现，纸片并不立即沉入水中，而是浮在水面上。

这是因为水的表面张力使得水分子在表面上形成一层薄膜，从而支撑住纸片。

接下来，我们可以进行一个有趣的实验。

将针轻轻地放在纸片上，我们会发现针并不立即沉入水中，而是悬浮在水面上。

这是因为针的重量相对于水的表面张力来说很小，无法破坏水分子之间的吸引力。

这个实验可以生动地展示出液体的表面张力现象。

我们可以进一步观察液体表面张力的特性。

将塑料片剪成一个小圆片，并将其轻轻放置在水面上。

我们会发现，塑料片会迅速漂浮起来，并在水面上形成一个微小的凹陷。

这是因为塑料片的形状和表面张力之间的相互作用所致。

塑料片的形状使其在水面上形成一个微小的凹陷，而表面张力则将其保持在水面上。

通过以上实验，我们可以得出液体表面张力的几个特点。

首先，液体的表面张力使得物体在液体表面上浮起。

其次，表面张力可以使轻物体悬浮在液体表面上，而不沉入液体中。

最后，液体的表面张力与物体的形状和表面性质有关。

除了以上实验，我们还可以通过其他方法来研究液体的表面张力。

例如，我们可以利用一根细长的玻璃管将水吸入其中，形成一根水柱。

当我们将水柱的一端放在水面上时，我们会发现水柱不会立即坍塌，而是保持着一定的高度。

这是因为水柱的高度受到表面张力的支撑。

液体的表面张力不仅仅是一种有趣的现象，还在日常生活中发挥着重要的作用。

例如，水滴能够在叶片上形成球状，而不会立即滴落下来，这是因为水的表面张力使得水滴保持在叶片上。

此外，在昆虫的翅膀上，液体的表面张力也起到了关键的作用。

液体的表面张力还可以解释为何一些昆虫能够在水面上行走。

（整理）实验讲义-液体表面张力-.9.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。