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關(guān)于表面張力你需要了解這些內(nèi)容!

發(fā)布于:2022-08-10
相關(guān)標(biāo)簽: 張力測(cè)量?jī)x

表面張力是流體表面收縮到可能的最小表面積的趨勢(shì)。你有沒有注意到當(dāng)你把杯子裝滿水時(shí),你仍然可以再加幾滴直到它溢出來?或者你有沒有打破過溫度計(jì)并觀察下落的水銀是如何表現(xiàn)的?所有這些都是由于表面的表面張力而發(fā)生的。讓我們了解概念、表面張力定義及其 SI 單位、公式和示例。

水的表面張力

什么是表面張力?

根據(jù)表面張力的定義,它是液體表面與另一相(也可以是液體)接觸時(shí)發(fā)生的現(xiàn)象。液體傾向于獲得盡可能小的表面積。液體的表面表現(xiàn)得像一個(gè)彈性片。

“表面張力是液體表面膜的張力,是由表面層中的顆粒被大部分液體吸引而引起的,這往往會(huì)使表面積最小化”。

表面張力不僅取決于給定液體中顆粒之間的吸引力,還取決于與其接觸的固體、液體或氣體的吸引力。造成表面張力現(xiàn)象的能量可以被認(rèn)為大約等于去除單位面積內(nèi)分子表面層所需的功或能量。

下表給出了各種液體的表面張力:


液體表面張力(N/m)
2.4
0.16
0.072
乙醇22.0
氯化鈉114


表面張力通常以達(dá)因/厘米為單位測(cè)量,以達(dá)因?yàn)閱挝坏牧π枰茐拈L(zhǎng)度為 1 厘米的薄膜。

表面張力的定義讓我們知道,表面張力主要取決于給定液體中顆粒之間的吸引力,也取決于與其接觸的氣體、固體或液體。

如果在一杯水的表面上放了一片小葉子或一個(gè)回形針,是什么導(dǎo)致它漂浮在上面?觀看下面的視頻以找出答案。

什么導(dǎo)致表面張力?

范德華力等分子間作用力將液體顆粒拉到一起。沿著表面,顆粒被拉向液體的其余部分。表面張力定義為,表面力F與力作用的長(zhǎng)度L的比值。

在數(shù)學(xué)上,表面張力可以表示如下:

T=F/L

其中,F(xiàn)是每單位長(zhǎng)度的力;L是力作用的長(zhǎng)度;T是液體的表面張力

什么是表面張力單位?

表面張力的SI單位是牛頓每米或檢查下表中的其他單位。


SI單位N/m
CGS單位dyn/cm


表面張力尺寸

眾所周知,表面張力由公式給出,表面張力 = F/L,我們知道 F = ma,代入方程中的值,我們得到=ma/L

將基本量等同于方程,我們得到=MLT-2L-1

進(jìn)一步求解,我們得到=MT-2

因此,表面張力的量綱公式為MT-2。

表面張力的例子

水黽是一種小型昆蟲,可以在水上行走,因?yàn)樗鼈兊闹亓恳p得多,無法穿透水面。像這樣,在自然界中發(fā)現(xiàn)了各種表面張力的例子。下面提供一些案例:

水中行走的昆蟲

在水面上漂浮一根針

防雨帳篷材料,其中水的表面張力將橋接帳篷材料中的孔隙

黃疸臨床試驗(yàn)

表面張力消毒劑(消毒劑是低表面張力的溶液)

用肥皂和洗滌劑清洗衣服,降低水的表面張力

用冷水洗

圓形氣泡,水的表面張力為水氣泡的形成提供壁張力

這種現(xiàn)象也是液滴形狀的原因。

如何計(jì)算表面張力?

這是使用公式計(jì)算表面張力的示例。

計(jì)算拖曳力為7 N且作用力長(zhǎng)度為2 m的給定液體的表面張力?

解決方案:

鑒于,F(xiàn)= 7 N ;L= 2 米

根據(jù)公式,T = F/L

? T = 7/2

? T = 3.5 N/m

測(cè)量方法

以下幾點(diǎn)給出了一些測(cè)量表面張力的方法:

旋滴法

吊墜法

Du Noüy–Padday 方法

Du Noüy 環(huán)法

威廉米板法

吊墜法

石像測(cè)量法

毛細(xì)上升法

氣泡壓力法

球形和半球形液滴的共振振蕩

懸浮液滴的振動(dòng)頻率

固著滴法

常見問題 - 常見問題

1. 為什么雨滴是球形的?

液體分子之間存在內(nèi)聚力和液體的表面張力。

2. 給肥皂泡充電時(shí)會(huì)發(fā)生什么?

當(dāng)一個(gè)肥皂泡被充電時(shí),它會(huì)膨脹。

3. 表面張力的量綱公式是什么?

表面張力的量綱公式為:[ML0T-2;]。

4. 水在沸點(diǎn)時(shí)的表面張力是多少?

水在沸點(diǎn)時(shí)的表面張力為零。

5. 表面張力起源背后的力量是什么?

表面張力起源背后的力是內(nèi)聚力和粘附力。

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