張力儀在生活中存在的表面現(xiàn)象

更新時間：2021-01-10

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表面張力指的是液體表面任意二相鄰部分之間垂直于它們的單位長度分界線相互作用的拉力。表面張力的形成同處在液體表面薄層內(nèi)的分子的受力狀態(tài)密切相關(guān)。表面張力還存在于不同相之間的界面，并非只限于液－氣之間，其他如液－固和氣－固之間也有，甚至不互溶的兩液相之間也有表面張力，它們更正確的名稱應(yīng)為界面張力。當一液滴在固體表面上，在氣、固、液三相的交會點相互間的表面張力成一平衡狀態(tài)，因此產(chǎn)生了液相與固相界面的接觸角。液滴在固體表面上有兩種情況，如果液體*潤濕固體表面，則接觸角趨近于0，如水在玻璃表面上。如果液體*不潤濕固體表面，則接觸角趨近于180度，這時液體成為球滴，如水銀在玻璃上或水在鐵氟龍表面上。表面張力的存在形成了一系列日常生活中可以觀察到的特殊現(xiàn)象。

　　生活中存在的一些表面張力現(xiàn)象

　　細心觀察蓮花、芋頭葉及甘藍菜的葉面，我們發(fā)現(xiàn)水珠可以在這些葉面上自由的滾動。自來水筆的墨水不會因地心引力而滴出、毛筆上的墨汁不會掉下來。水滴在水下會慢慢形成一個球狀的液滴再滴下來，肥皂泡泡吹出來不會破。這些現(xiàn)象都是和表面張力有關(guān)。水珠能在荷葉上自由的滾動，這是因為水在葉面上的接觸角介于130～160度之間，接觸角大顯示出水珠不易潤濕表面。而自來水筆的墨水不會滴出來以及毛筆的墨汁不會掉下來是因為液體的毛細管現(xiàn)象。因為毛細管的水與管壁的接觸角小于90度，表示水與管壁的附著力較水分子間的內(nèi)聚力大，由于附著力與表面張力的相互作用，一垂直毛細管端的液滴會被吸住，并和重力達到平衡，這就是自來水筆的墨水不會因地心引力而滴出的原因。而便宜的原子筆往往因表面張力的控制不良而不順暢或油墨溢出。毛筆上的墨汁不會掉下來也是毛細現(xiàn)象的關(guān)系。

　　表面張力牽涉到生活中許許多多的現(xiàn)象，在與表面張力有關(guān)的各種現(xiàn)象中，接觸角扮演著極為重要的角色，藉由改變表面張力可以控制接觸角，進而應(yīng)用由表面張力所牽涉到的各種現(xiàn)象。例如當液體表面累積有電荷時，由于同性相斥的關(guān)系，拉伸薄膜所需的力就會減少，表面張力也因而降低。電濕潤就是利用這種現(xiàn)象，在液面施一電壓，藉由表面張力的減少和接觸角的改變，掌控液－固間的潤濕狀態(tài)。蓮葉的自潔功能是由于納米的表面纖毛結(jié)構(gòu)使其具有與水的超高接觸角。科學家在了解這種自然界神奇功能的原理后，開發(fā)出可以運用在建筑物的外墻、汽車的烤漆、衛(wèi)浴設(shè)備的瓷釉上的涂層，這些涂層材料達到自潔的功效，成為真正的「不沾鍋」，在生活中應(yīng)用。

　　表面張力以及接觸角的測試可以通過表面張力儀器測試。一般來說測量液體表面張力值的測定儀器，基于原理的不同可以分為白金板法、白金環(huán)法、大氣泡法、懸滴法、滴體積法以及滴重法等原理，實現(xiàn)液體的表面張力值的測量。