趣味科学实验:N068.液体表面张力系列实验(一)


一【水面硬币】

    1 实验材料

      一角硬币(铝制的密度小)、镊子(筷子也可以)、杯子

    2 实验现象

二【水面钢针】

     1 实验材料

      钢针一枚、杯子

     2实验现象  

三【硬币容水】

1 实验材料

     一元硬币、滴管(可以用吸管代替或者是眼药水瓶子)

     2实验现象 

四 实验原理

     处于表面的液体分子(球状模型,液体分子排列紧密),以分子B为中心的球面中的一部分在液体当中,另一部分在液面之外,由于对称性可知,CC'和DD'之间部分的受到的合力等于零;对B有效的作用力是由球面内DD'以下的部分受到的向下合力。由于处在边界内的每—个分子都受到指向液体内部的合力,所以这些分子都有向液体内部下降的趋势,同时分子与分子之间还有侧面的吸引力,即有尽量收缩表面的趋势。

    以最简单的气液相界面为例,液相内分子周围所受的力是对称的,彼此相互抵消,但表面层分子由于受力不均衡,其结果受到垂直指向液体内部的拉力,所以液体表面都有自动缩小的趋势。如果要扩大表面就要把内层分子移到表面上来,这至少需要克服表面分子的拉力而做功。实际上液体分子内部所受的力是分子间作用力当然也包括氢键。因此,简单地说表面张力是范德华力和氢键微观作用在宏观上的表现。



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