象的本质2012-09-27以液体及其蒸气组成的气-液界面为例:液体内部分子所受的力可以彼此抵销,但表面分子受到体相分子的拉力大,受到气相分子的拉力小(因为气相密度低),所以表面分子受到被拉入体相的作用力。这种作用力使表面有自动收缩到最小的趋势,并使表面层显示出一些独特性质,如表面张力、表面吸附、毛细现象、过饱和状态等。2.1.2 界面现象的本质2.1.3 表面张力(surface tension)(a)(b)如果在金属线框中间系一线圈,一起浸入肥皂液中,然后取出,上面形成一液膜。由于以线圈为边界的两边表面张力大小相等方向相反,所以线圈成任意形状可在液膜上移动,见(a)图。如果刺破线圈中央的液膜,线圈内侧张力消失,外侧表面张力立即将线圈绷成一个圆形,见(b)图,清楚的显示出表面张力的存在。2012-09-27实验:将一含有一个活动边框的金属线框架放在肥皂液中,然后取出悬挂,活动边在下面。现象:可滑动的边会被向上拉,直至顶部。原因:在两相(特别是气-液)界面上,处处存在着一种张力,它垂直于表面的边界,指向液体方向并与表面相切。把作用于单位边界线上的这种力称为表面张力,用γ表示,单位是N·m-1。2.1.3 表面张力(surface tension)如果在活动边框上挂一重物,使重物质量W2与边框质量W1所产生的重力F(F=(W1+W2)g)与总的表面张力大小相等方向相反,则金属丝不再滑动。l 是滑动边的长度,因膜有两个面,所以边界总长度为2l,γ就是作用于单位边界上的表面张力。这时(2.1)2.1.3 表面张力(surface tension)2012-09-27由于表面层分子的受力情况与本体中不同,因此如果要把分子从内部移到界面,或可逆的增加表面积,就必须克服体系内部分子之间的作用力,对体系做功。在可逆情况下,外力对体系所做的最小功为:(2.2)2.1.4 表面功和表面自由能
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