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表面张力原理

  • 发布日期:2022-08-01      浏览次数:452
    • 液体表面一般表现出收缩基表面积的倾向,如呈椭球形的雨滴(重力场影响)、毛细管口的水滴、夏天早晨草上的露珠、玻璃板上的汞球,这是因为在等质量(即等体积)的液体所呈现的各种形状中,以球体的表面积zui小。

      观测表面张力zui典型的实验是皂膜实验。如ABCD为一金属框架,CD为可动边,边长为L。若刚从皂液中提起这个金属框,可观察到CD边会自动收缩。要维持CD边不动,则须施加一适当外力f。可CD边受到一个与力f大小相等、方向相反的力的作用。           f=r×2L         

      式中,“2"是因为液膜有厚度,有两个面;r为比例系数,称为表面张力系数,简称表面张力。

      表面张力是指在液面上(对弯曲液面是在液面的切面上)垂直作用于单位长度上的是表面积收缩的力,单位为N·m-1(牛顿·米-1)或mN·m-1(毫牛顿·米-1)。

      力有三要素:作用点、方向、大小。对表面张力,作用点是在表面上,若为弯曲面,则在切面上;使表面积收缩体现了方向;大小是单位长度上的力。但要注意,对表面张力,作用点应是作用线,它是作用在单位长度上的力,实际上是二维空间的压力的概念。

      关于表面张力的方向,烧杯中的水,在其表面上任一位置取单位长度,或取一个圆。由图可见,平液面单位长度的两个方向都有表面张力,大小相等,方向相反,互相抵消;在平液面上任取一圆,其周圈上的切线取单位长度,各个方向都有,且大小相等,合力也为零。管口上的液滴,重力G的作用使液滴表面积增加,而表面张力从相反方向使液滴表面积收缩,这是弯曲液面,该表面张力的方向在管口周围的各个方向切面上。

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