物質(zhì)界面層的分子與其內(nèi)部分子所處的狀態(tài)不同。在水相的內(nèi)部,分子周圍受到的同類分子的作用力在各個方向是對稱相等的,分子b由于同時受到周圍同類分子力的作用,所以其分子力場處于相對平衡狀態(tài)。而在兩相的界面層上,分子所受周圍分子的作用力在各個方向并不是完全對稱相等的,可以看出表面層分子a的下方受到液體(水分子)的作用,而上方受到空氣分子的作用,由于水分子力遠遠大于空氣分子的引力,所以表面層分子a所受的合力的方向指向水相內(nèi)部并與表面垂直,因而分子a有向水相內(nèi)部運動的趨勢,即水相表面有自動縮小的趨勢。
液像內(nèi)的分子受力情況
溫度和壓力是影響界面張力的主要因素。溫度和壓力直接影響到分子間的距離,因而分子間的作用力也隨之變化,使得界面層上分子的力場受到影響,界面張力變化。
對于任何液、氣兩相來說,都會有隨著溫度和壓力的增加,表面張力的減小的現(xiàn)象。因為當溫度升高時,一方面增大了液體分子間的距離,分子間的引力減小,另一方面液體的蒸發(fā),使液體與蒸汽間分子的力場差異變小,從而降低了表面張力。而升高壓力將增加氣體在液體中的溶解度,液體的密度因而減少,而氣體受壓密度增加,兩相的密度差減少,從而導致了兩相分子間的差異變小,分子力場不平衡減弱,最終表現(xiàn)為表面張力降低。
在生產(chǎn)流程中,界面張力的測量對于工藝改進以及配方的優(yōu)化起到十分重要的作用,常見的液體張力測定方法主要有液滴質(zhì)量法、液滴(氣泡)最大壓力法、吊片及吊環(huán)法、旋轉(zhuǎn)液滴法等等。其中SITA界面張力儀是以最大氣泡壓力法為原理的液體張力測量儀器,具有連續(xù)測量模式,適合于涂料、油墨、表面活性劑等多個行業(yè)的張力檢測應用。