表麵張力的一些基本知識

什麽是表麵張力？

*，我們可以根據分子間的互相吸（xī）引力來（lái）解釋液體的性質。這種分子間的（de）吸引力就被稱之為分子內聚力或稱範德華（huá）力。而表麵張力、界麵張力以及相類似（sì）的現象就是用來解釋分子內聚力的（de）基本物理現象。

具（jù）體來說，構（gòu）成液體的分子在表麵上所受（shòu）的力與本體內的會不（bú）相同。在本體內的分子所受的力是對稱的、平衡的。而在表麵上的分子，受本體內分子吸引而無反向的平（píng）衡力。這（zhè）就（jiù）是說，它受到的是（shì）拉入本體內的力。也就是說，力圖（tú）將表麵（miàn）積縮小，使這種（zhǒng）不平衡的狀態趨向平衡狀態。熱力學的說法是（shì）：要將（jiāng）這體係的表（biǎo）麵能降至zui小，這個力就稱為“表麵張（zhāng）力"，也說是單位麵積上的（de）自由能（néng）（J/m²），也就是形成或擴張單位麵積的界麵所需的zui低能量。它的數值和表麵張力（N/m）一致。由於習慣，常用表麵張力表示表麵自由能，它對液體表麵的（de）物理化（huà）學現象起著（zhe）至關重要的作用（yòng）。在日常（cháng）生（shēng）活中，早晨荷葉上的露珠、杯子中的弧（hú）形水麵等均為表麵張力現象。

參（cān）見下圖示意

用來測量表麵/界麵張力的常用（yòng）幾種方法                     

 一、白金板法

當（dāng）感測白金板浸入到被測液體後，白金板周圍就會受到表麵張力的作用，液體的表麵張力（lì）會將白金板盡量地（dì）往下拉。當液體（tǐ）表麵張力及其他相關（guān）的力與平衡力達（dá）到均衡時，感測白（bái）金板就（jiù）會停止向液體內部浸入。這時候，儀器（qì）的平衡感應器就會測量浸入深度，並將它轉化為液體的表麵張力值。

具體測試過程（chéng）中，白金板法（fǎ）的測試步驟為：（1）將（jiāng）白金板（bǎn）逐漸浸入液體；（2）在浸（jìn）入液體表（biǎo）麵（miàn）狀態下，由感（gǎn）應器感測平衡值；（3）將感應到（dào）的（de）平衡值（zhí）轉化為（wéi）表麵張力（lì）值，並顯示出（chū）來。   
參（cān）見下圖：

二、白金環（huán）法

 又稱du Nouy Ring method，du Nouy環法,吊環法表麵張力計，脫環法表麵張力計。其原理為：（1）將白金環輕輕地浸入液體內；（2）將白金環慢 慢地往上提升，即液（yè）麵相對而言下降，使得白（bái）金環（huán）下麵形成一個液柱，並zui終與白（bái）金環分離（lí）。白金環法就是去感測一個zui高值，而這個（gè）zui高值形成（chéng）於白金環與液體樣品將（jiāng）離而未離時。由於這個方法很早被使用，故（gù）而原有表麵張力計基本均采用這種方法，現有很多數據也是用這種方法測得。

具體的操（cāo）作過程見下圖：

1. 白金環懸掛（guà）在液體表麵之上，並且已歸零。

2. 白金環（huán）剛（gāng）開始接觸到液體表麵，由於白金環此時接觸到的是液體（tǐ）表麵那層薄膜（mó）；此時顯示屏開始顯示數值。（顯（xiǎn）示數字很小或是負的）

3. 白金環開始浸入到液（yè）體內部，由於表麵張力的作用顯示（shì）數值開始變大。

4. 白金環浸入到液體內5mm處停止，此時顯示的數值是液體對兩根連接白（bái）金環金屬（shǔ）絲的表麵張力的作用。（數值的（de）大小（xiǎo）取（qǔ）決於金屬絲（sī）直徑大小）

5. 開始緩慢下降（jiàng）樣品（pǐn）台。

6. 顯示屏上的（de）數值在逐漸變大（dà）。

7. 隨著樣品台的緩慢下降，白金環在液體表麵之上形成一柱液體薄膜。此時顯示的數值已到達zui大。

8. zui終白金環與液體脫離、液體（tǐ）薄膜破裂，顯示數值減小。

（以上兩種測試方法（fǎ）是zui常用的方法）  

三、zui大氣泡法

四、旋轉滴（dī）法

此（cǐ）法適用於測量超低界麵張力，其範圍一般為10mN／m以下。