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表面張力與內(nèi)壓力的關(guān)系

  • 2012/7/5
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若有一純物質(zhì)液體與其氣相共存,不難理解,液體體相中的分子與表面層分子的受力狀況是不相同的。體相中的分子受周圍分子的作用力是各向均等的,分子猶如在一個(gè)均勻的力場(chǎng)中自由地運(yùn)動(dòng);而表面層中的分子受周圍分子的作用則是各向不均等的。( m.58hezuo.com/ )由于通常氣相的密度遠(yuǎn)低于液相,致使表而層分子的受力是不對(duì)稱的,它們會(huì)受到垂直于表面目方向指向液體體相的合力的作用,這個(gè)合力來(lái)自液體分子間的作用,單位而積的這個(gè)作用力便稱為內(nèi)壓力。

表面層中的分子正是由于受到內(nèi)壓力的作用,使它們產(chǎn)生一種避離表而的傾向。于是,在可能的情況下,液體將盡可能地縮小其表而積。這種傾向猶如表面有一層繃緊的薄膜,使其受到一種收縮張力的作用,表而上單位長(zhǎng)度的收縮張力便稱為表面張力或界面張力。

由此可見,表面張力與內(nèi)壓力是兩個(gè)不同概念的力,前者作用于表面,力的作用方向與表面相切,其作用是使表面盡可能縮小;而后者則源于分子間作用力的合力,其作用方向垂直于表面目的指向液體的體相。這兩種力密切相關(guān),實(shí)為因果關(guān)系。有些所小的力學(xué)類比來(lái)形象地表小兩者間的關(guān)系猶如用滑輪舉起重物,舉重所做的功即為水平方向拉力所做的功,意即擴(kuò)大液體表面積所增大的表面自由能等于液體從體相反抗內(nèi)壓力移至表面需做之功。

 

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