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表面ひょうめん张力

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表面張力ひょうめんちょうりょく使とくみずのうざい水面すいめんぎょうはし

表面張力ひょうめんちょうりょく英語えいごSurface Tensionざい物理ぶつりうえてき狹義きょうぎてき定義ていぎゆび液體えきたいためし獲得かくとく最小さいしょう表面ひょうめんのうてき傾向けいこう;广义せつ所有しょゆう两种不同ふどうものまとぶつ质之间界めんじょうてき张力しょう为表めん张力。表面ひょうめん张力てきいんこれ常見つねみ單位たんいあるまたそく,单位长度てきりょくある单位めん积的のう[1]表面張力ひょうめんちょうりょくさい常見つねみてきれい發生はっせいざい液體えきたいあずか其他物質ぶっしつてき接觸せっしょくめん。以水ためれいみずてき表面張力ひょうめんちょうりょく於由凡得かわらりょくところ造成ぞうせいてき內聚りょくとう固體こたい如水にょすい黽,跑到水上すいじょう表面張力ひょうめんちょうりょくかいつき可能かのうはた水面すいめん維持いじたいらせいてき狀態じょうたい,以達いた最小さいしょう表面ひょうめんのう。如果水黽あめんぼてき重量じゅうりょう維持いじざい限度げんど以內,麼水めんはたただかいゆうしょうもと凹陷,這就水黽あめんぼのう夠在水面すいめんじょう活動かつどうてき原理げんり

水銀すいぎんすい具有ぐゆう較大てき表面張力ひょうめんちょうりょく所以ゆえんざい毛細管もうさいかんちゅうかい「聚」おこりらい中央ちゅうおうおこり

表面張力ひょうめんちょうりょくかいずい液體えきたいてき不同ふどう改變かいへん常見つねみてきひろし實驗じっけんざい一盆水中滴入一些密度低於水的界面かいめん活性かっせいざいさい一艘小船放在界面活性劑與水面的交界處。よしため界面かいめん活性かっせいざいてき表面張力ひょうめんちょうりょくしょう於水てき表面張力ひょうめんちょうりょく所以ゆえんすいてき表面張力ひょうめんちょうりょくかい小船こぶね推向界面かいめん活性かっせいざいてき方向ほうこうあるひしげ往水てき方向ほうこう[2]

ざい材料ざいりょう科學かがくさと表面張力ひょうめんちょうりょく也稱ため表面ひょうめん应力表面ひょうめん自由じゆうのう

表面張力ひょうめんちょうりょく係數けいすうσしぐま(sigma)單位たんいためN/m,表面張力ひょうめんちょうりょく係數けいすうざいねつ力學りきがくてき廣義こうぎ定義ていぎため表面張力ひょうめんちょうりょく係數けいすうσしぐまざい溫度おんどT壓力あつりょくp不變ふへんてき情況じょうきょうよしぬの自由じゆうのうGたい面積めんせきAてきへんしるべすう

ゆういくしゅへんいんのう顯著けんちょ改變かいへん表面張力ひょうめんちょうりょく係數けいすう:

  1. えきめん性質せいしつ(種類しゅるいじゅんきよしとう):一般いっぱん密度みつどしょう而易蒸發じょうはつてき液體えきたい表面張力ひょうめんちょうりょく係數けいすうかいとおる金屬きんぞくさらしょう液體えきたいちゅうてきざつしつのう顯著けんちょてき影響えいきょうえきめんてき表面ひょうめん係數けいすう
  2. 溫度おんど:どう一種液體的表面張力係數隨溫度升高而減少,とうじゅん液體えきたいあずかてき蒸氣じょうき平衡へいこう(そく蒸發じょうはつあずか凝結ぎょうけつてき可逆かぎゃく反應はんのうため平衡へいこう狀態じょうたい)ゆう:
σしぐま =σしぐま0+βべーたt

其中σしぐま0液體えきたいざい0°Cとき液體えきたいてき表面張力ひょうめんちょうりょく係數けいすうβべーたためずいちょ液體えきたい而異てき常數じょうすう,也因此在使用しようしょうべにてきはりのうさらこのみてき戳破こえ皂泡まく

表面張力ひょうめんちょうりょく大小だいしょうあずか表面張力ひょうめんちょうりょく係數けいすうσしぐま分界ぶんかいせんてきちょうLなりせいそく

'f = σしぐま'L

よしぬの自由じゆうのうてき單位たんい是能これよしりょう單位たんいいん表面張力ひょうめんちょうりょく係數けいすうてき單位たんい是能これよしりょう/面積めんせき

模型もけい正確せいかくてき地方ちほう

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  1. 表面張力ひょうめんちょうりょくよしぶつたい內部てき吸引きゅういんりょくしるべ致的,拿液體えきたいためれい液體えきたい內部分子ぶんしあいだてき吸引きゅういんりょく一般いっぱん氣體きたいちゅう分子ぶんしあいだある氣體きたいあずか液體えきたいあいだてき分子ぶんしあいだてき吸引きゅういんりょくようだい
  2. 表面張力ひょうめんちょうりょくてき起因きいん實際じっさいじょう界面かいめんしょ造成ぞうせいてき對稱たいしょう

誤解ごかい

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表面張力ひょうめんちょうりょく一個位於表面內的力,而不一個施加於表面上的力。表面張力ひょうめんちょうりょく一定いってい垂直すいちょく於表めん

一般いっぱんらいせついち個物こぶつたい內部てき原子げんしある分子ぶんしざい穩定てき狀態じょうたいそく受到吸引きゅういんりょくまた受到互相あいだてき排斥はいせきりょくりょうたねりょく平衡へいこうざい這種狀態じょうたい原子げんしある分子ぶんしあいだてき平均へいきん距離きょりだい致相どうざい模型もけいちゅうため了簡りょうけんりゃくおこりぼつゆうひっさげいた排斥はいせきりょくただしかり缺乏けつぼう排斥はいせきりょくてきばなし麼原ある分子ぶんし就會吸引きゅういんりょく加速かそく而更緊密きんみつよし於表めんてき原子げんしある分子ぶんし受到てき界面かいめん對面たいめんてき排斥はいせきりょく比較ひかくしょういん此界めんてき原子げんしある分子ぶんしあいだてき距離きょり內部てき原子げんしある分子ぶんしあいだてき距離きょりだい,這裡てき原子げんしある分子ぶんしてき密度みつど比較ひかくしょう相對そうたい於物たい內部而言其原そのはらある分子ぶんしてきのうりょう比較ひかくだか,而這のう量的りょうてきぞうだか就是表面張力ひょうめんちょうりょくてき原因げんいん

表面張力ひょうめんちょうりょくいち內力,そく使つかいざい平衡へいこうてき狀態じょうたい表面ひょうめんちょう力也りきや存在そんざい如一個物質的氣態和液態同時平衡存在的情況下,のりりょうたいあいだてきあたりかい變動へんどう,也就せつざい界面かいめんじょう垂直すいちょく於界めんてききよしりょくためれい

こうはて

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表面張力ひょうめんちょうりょく促使液體えきたい縮小しゅくしょう其表めん面積めんせきらい減少げんしょう滿足まんぞくてき化學かがく势。よし於球めん同樣どうよう體積たいせき面積めんせき最小さいしょうてきめん(からだ),いん此在ぼつゆう外力がいりょくてき情況じょうきょう如在しつじゅう狀態じょうたい),液體えきたいざい平衡へいこう狀態じょうたい下總しもうさただしてい球狀きゅうじょう

ざい液體えきたいしずく如水にょすいしずくちゅうあるざい液體えきたい內的氣泡きほうさとゆかり表面張力ひょうめんちょうりょく界面かいめんじょうてき壓力あつりょく液體えきたい內部てき壓力あつりょくだか於同ざいこえ皂泡內部てき壓力あつりょく外部がいぶだか描寫びょうしゃ這個壓力あつりょくてき公式こうしき楊-ひしげひろしひしげ斯公しき

测量

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水銀すいぎん

使用しよう环、へん、张力ひょうあるもう细现ぞう以测りょう表面ひょうめん张力。

ひと们也以对悬着てきえきしずく进行光学こうがく分析ぶんせき测量らい确定液体えきたいてき表面ひょうめん张力けいすう

下面かめんれつ举了いち些测りょう方法ほうほう

  • 毛細管もうさいかんうえますほう簡單かんたんはた毛細管もうさいかん插入そうにゅう液體えきたいちゅうそく測量そくりょう,雖然精確せいかく可能かのうこう
  • 挂环ほう:这是测量表面ひょうめん张力てき经典方法ほうほう,它甚いたり以在很难ひた湿しめてきじょう况下使用しようよう一个初始浸在液体的环从液体中拉出一个液体膜(类似こえ皂泡),どう时测りょうひさげだか环的高度こうど时所需要じゅようほどこせてきりょく
  • れんべい平板へいばんほう:这是一种万能的测量方法,ゆう其适よう于长时间测量表面ひょうめん张力。测量てきりょう一块垂直于液面的平板在浸湿过程中所受的力。
  • 旋转しずくほうもちいらい确定界面かいめん张力,ゆう其适应于张力ひくてきある非常ひじょうひくてき范围ない。测量てき值是一个处于比较密集的物态状态下旋转的液滴的直径。
  • 悬滴ほう:适用于界めん张力表面ひょうめん张力てき测量。也可以在非常ひじょうだかてき压力温度おんど进行测量。测量えきしずくてき几何形状けいじょう
  • 最大さいだい气泡ほう非常ひじょう适用于测りょう表面ひょうめん张力ずい时间てき变化。测量气泡最高さいこうてき压力。
  • しずくたい积法:非常ひじょう适用于动态地测量界面かいめん张力。测量てき值是一定体积的液体分成的液滴数量。

產業さんぎょう應用おうよう

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物理ぶつりがた衝擊しょうげき指示しじわたる表面張力ひょうめんちょうりょくもう細作さいさくよう。這種震動しんどう指示しじ由水ゆみぼくすい吸收きゅうしゅう材料ざいりょうせいなり衝擊しょうげき超過ちょうか表面張力ひょうめんちょうりょくしるべ致液しずく落下らっかなみ材料ざいりょう吸收きゅうしゅうざいだい多數たすう應用おうようちゅう吸收きゅうしゅう材料ざいりょうため白色はくしょく液體えきたいため紅色こうしょくようはたいた顏色かおいろ變化へんか[3]

衝擊しょうげき力量りきりょう大小だいしょうてき設定せっていあずかねばたびゆうせき,較高てきねばたび需要じゅよう強烈きょうれつてき衝擊しょうげき才能さいのう使液體えきたい落下らっか,而較ていてきねばたびのりただ需要じゅよう較小てき衝擊しょうげきりょくそく,這是產品さんぴん設定せってい不同ふどう撞擊Gちからてき原則げんそく

かず

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以下いかすうすえ液體えきたいざい20℃时的测量すうすえ

液体えきたい 表面ひょうめん张力(mN/m)
n-つちのえ 16.0
n-おのれ 18.4
聚四氟乙烯 22.5
おつあつし 22.55
きのえあつし 22.60
へい 23.3
28.9
聚乙烯 36.1
聚醚酮 46.0
みず 72.75
476

あい对而言水ごんすいてき表面ひょうめん张力相当そうとうだかただゆう汞的表面ひょうめん张力ようだかとくみずてき表面ひょうめん张力ずい温度おんどT变化てき经验近似きんじかたほど为:

あずか溫度おんど成分せいぶんてき關係かんけい

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表面ひょうめん活性かっせいざいくだてい表面張力ひょうめんちょうりょく。這個こうおう描寫びょうしゃため一個相對於表面張力相反的平行壓πぱいπぱいなみしんてき壓力あつりょく,它的單位たんいあずか表面張力ひょうめんちょうりょくしょうどう

えきめん附近ふきんてき空氣くうきちゅうてき液體えきたいふけ汽壓きあつやめたちいた飽和ほうわかり如有其它ふけ汽滲いれてきばなし表面張力ひょうめんちょうりょくかい改變かいへん很大。

一般表面張力隨溫度升高而降低。ざい臨界りんかいてん其值下降かこういた0。描寫びょうしゃ這個關係かんけいてきやくとくどる斯公しき

成因せいいん

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圖解ずかい表面張力ひょうめんちょうりょく

よう分子ぶんしりょくかい释:液体えきたいてきない聚力形成けいせい表面ひょうめん张力てき原因げんいんざい液体えきたい内部ないぶまい分子ぶんしざいまい个方むこう受到邻近分子ぶんしてき吸引きゅういんりょく(也包括ほうかつ排斥はいせきりょく),いん此,液体えきたい内部ないぶ分子ぶんし受到てき分子ぶんしりょく合力ごうりょく为零。しか而,ざい液体えきたいあずか气体てき分界ぶんかいめんじょうてき液体えきたい分子ぶんしざいかく方向ほうこう受到てき引力いんりょく均衡きんこうてき(见图かい),造成ぞうせい表面ひょうめん层中てき分子ぶんし受到指向しこう液体えきたい内部ないぶてき吸引きゅういんりょく,并且ゆういち分子ぶんしひしげいた液体えきたい内部ないぶよし此,液体えきたいかいゆう缩小えき面面めんめん积的趋势,ざいひろし观上てきひょう现即为表めん张力现象。

よう分子ぶんし势能かい释:液体えきたい内部ないぶ分子ぶんししゅう围有大量たいりょう分子ぶんしいん此,内部ないぶ分子ぶんしてき分子ぶんし势能较低。しか而,表面ひょうめん层中てき分子ぶんししゅう围的分子ぶんしあかり显小于液体内たいない部分ぶぶんてき所以ゆえん表面ひょうめん层的分子ぶんしゆう较高てき分子ぶんし势能。为了达到低能ていのう量的りょうてき稳定じょう态,表面ひょうめん层中てき分子ぶんし有向ゆうこう液体えきたい内部ないぶうつり动的趋势,从而导致表面ひょうめん层中てき分子ぶんし数量すうりょう减少,ひろし观表现为液体えきたい表面ひょうめん积减しょう

こう

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いち昆虫こんちゅうみず利用りよう表面ひょうめん张力ざい水面すいめんじょう爬行,非常ひじょうひらたてき物体ぶったい如鋁しつある鎳質てきぜにぬさ、刮鬍がたなへんあるまく也可以通过表めん张力浮在水面すいめんじょう

ざい表面ひょうめん张力だかてきじょう况下すい不易ふえきひた湿しめ物体ぶったい,还会从物体ぶったい表面ひょうめんはん弹。あらいころもてき作用さよう一就是降低水的表面张力。

  • 生活せいかつちゅう表面張力ひょうめんちょうりょくてきれい~

1.地球ちきゅう(しずく在荷ざいかじょうてきみずor水中すいちゅうてきあぶらしずくor水銀すいぎん)ていげん圓型えんけいてき 2.豉豆ちゅう水黽あめんぼざい水面すいめんじょうぎょうはし 3.迴紋はり(ある其他)以浮ざい水面すいめんじょう 4.こえ皂泡あわ吹出ふきでざい空氣くうきちゅう不破ふわ(一段いちだん時間じかん)

历史

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1629ねん表面張力ひょうめんちょうりょく這個概念がいねんだいいち出現しゅつげんたく斯·楊ざい1805ねんかわほこりなんじ-西にしこうむ·ひしげひろしひしげざい1806ねん西にし莫恩·とくあま·はくまつざい1830ねんやく瑟夫·ひしげたいおくしたがえ1842ねんいた1868ねんたい表面張力ひょうめんちょうりょくてき理論りろん做出巨大きょだい貢獻こうけん

註釋ちゅうしゃく

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  1. ^ Bush, John W. M. MIT Lecture Notes on Surface Tension, lecture 1 (PDF). Massachusetts Institute of Technology. April 2004 [April 1, 2007]. (原始げんし内容ないよう (PDF)そん档于2022-03-08). 
  2. ^ ちんけんくん老師ろうしせん:表面張力ひょうめんちょうりょくてき問題もんだいあずかしょう遊戲ゆうぎ. www.phy.ntnu.edu.tw. [2017-08-22]. (原始げんし内容ないようそん于2020-05-25). 
  3. ^ 物理ぶつり衝擊しょうげき指示しじ顏色かおいろ變化へんか页面そん档备份そん互联网档あん),YouTube。

まいり

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外部がいぶ連結れんけつ

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