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日常生活中這些現(xiàn)象都與表面張力有關(guān)!

來源:寵樂天下 瀏覽 24 次 發(fā)布時(shí)間:2021-03-20

在日常生活中,我們對見到的一些現(xiàn)象可能已經(jīng)習(xí)以為常,認(rèn)為它們理應(yīng)如此,但是為什么會這樣,而不是別的情況,就沒有過多的去想了。比如,下過雨后,我們可以見到樹葉、草上的小水珠都接近于球形;不小水打碎了體溫計(jì)后,里面的水銀掉到地上,小水銀滴也呈球形。另外我們也可以表演一個(gè)小魔術(shù),在一杯水里,小心地把一枚針?biāo)椒胖迷谒嫔?,針浮在水面上而不沉入杯,并且在針下面的水面上形成一個(gè)凹面。如果你做得相當(dāng)熟練后,你甚至可以用鈕扣、小巧的平面形金屬或一枚硬幣來代替針。所有這些現(xiàn)象都與表面張力有關(guān)。


那么,什么是表面張力呢?原來液體與氣體相接觸時(shí),形成一個(gè)表面層,在這液體表面層內(nèi)存在著的相互吸引力就是表面張力,它使液面自動收縮。表面張力由液體分子間很大的內(nèi)聚力引起。處于液體表面層中的分子比液體內(nèi)部的稀疏,所以它們受到指向液體內(nèi)部的力的作用,使得液體表面層有如張緊的橡皮膜,有收縮趨勢,使液體盡可能地縮小它的表面面積。我們知道,球形是一定體積下具有最小表面積的幾何形體。因此,在表面張力的作用下,液滴總是力圖保持球形,這就是我們常見到樹葉上的水滴接近球形的原因。

表面張力的方向與液面相切,并與液面的任何兩部分分界線重直。表面張力僅僅與液體的性質(zhì)和溫度有關(guān),一般情況下,溫度越高,表面張力就越小。雜質(zhì)會明顯地改變液體的表面張力,比如潔凈的水有很大的表面張力,而沾有肥皂液的水,表面張力就比潔凈的水小,也就是說,潔凈水表面具有更大的收縮趨勢。

不光液體與氣體之間有表面層,液體與固體器壁之間也存在著“表面層”,這一液體薄層通常叫做附著層,它也一樣存在著表面張力。這一表面張力決定了液體和固體接觸時(shí),會出現(xiàn)兩種現(xiàn)象:不浸潤和浸潤現(xiàn)象。水銀掉到玻璃上,是呈現(xiàn)出球形,也就是說,水銀與玻璃的接觸面具有收縮趨勢,這種現(xiàn)象為不浸潤。而水滴掉到玻璃上,是慢慢地沿玻璃散開,接觸面有擴(kuò)大趨勢,這種現(xiàn)象為浸潤。水銀雖然不能浸潤玻璃,但是用稀硫酸把鋅板擦干凈后,再在板上滴上水銀,我們將會看到,水銀慢慢地沿鋅板散開,而不再呈球形。所以說,同一種液體能夠浸潤某些固體,而不能浸潤另一些固體。水銀能浸潤鋅,而不能浸潤玻璃;水能浸潤玻璃,而不能浸潤石臘。

浸潤和不浸潤兩種現(xiàn)象,決定了液體與固體器壁接觸處形成兩種不同形狀:凹形和凸形。

現(xiàn)在我們就明白了前面介紹的小魔術(shù)中,硬幣不沉沒的原因了,它實(shí)際上利用了水具有很大的表面張力的性質(zhì)和不浸潤現(xiàn)象。如果我們事先把硬幣表面涂上一層油,硬幣就可以輕易放在水面上而不會沉沒。在工程技術(shù)和日常生活中,人們經(jīng)常利用水不溶解油這一特性。象在紙傘上涂油漆做成雨傘;給金屬器體涂機(jī)油,防止因水引起生銹;甚至在選礦方法中,也用到水不浸潤涂了油的物體的性質(zhì)。浮選礦法就是把扎碎的礦石放到池中,池里放上水和只浸潤有用礦物的油,使它們涂上薄薄一層油,再向池中輸送空氣,這樣氣泡就附在有用礦物粒上,把它們帶到水面,而與巖石等雜質(zhì)分離開。

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