表面張力的一些基本知識

什么是表面張力,？

*，我們可以根據(jù)分子間的互相吸引力來解釋液體的性質(zhì),。這種分子間的吸引力就被稱之為分子內(nèi)聚力或稱范德華力,。而表面張力、界面張力以及相類似的現(xiàn)象就是用來解釋分子內(nèi)聚力的基本物理現(xiàn)象,。

具體來說,，構(gòu)成液體的分子在表面上所受的力與本體內(nèi)的會不相同。在本體內(nèi)的分子所受的力是對稱的,、平衡的,。而在表面上的分子，受本體內(nèi)分子吸引而無反向的平衡力,。這就是說,，它受到的是拉入本體內(nèi)的力。也就是說,，力圖將表面積縮小,，使這種不平衡的狀態(tài)趨向平衡狀態(tài)。熱力學(xué)的說法是：要將這體系的表面能降至zui小,，這個力就稱為“表面張力",，也說是單位面積上的自由能（J/m²），也就是形成或擴(kuò)張單位面積的界面所需的zui低能量,。它的數(shù)值和表面張力（N/m）一致,。由于習(xí)慣，常用表面張力表示表面自由能,，它對液體表面的物理化學(xué)現(xiàn)象起著至關(guān)重要的作用,。在日常生活中，早晨荷葉上的露珠,、杯子中的弧形水面等均為表面張力現(xiàn)象,。

參見下圖示意

用來測量表面/界面張力的常用幾種方法                     

 一、白金板法

當(dāng)感測白金板浸入到被測液體后,，白金板周圍就會受到表面張力的作用,，液體的表面張力會將白金板盡量地往下拉。當(dāng)液體表面張力及其他相關(guān)的力與平衡力達(dá)到均衡時,，感測白金板就會停止向液體內(nèi)部浸入,。這時候，儀器的平衡感應(yīng)器就會測量浸入深度,，并將它轉(zhuǎn)化為液體的表面張力值,。

具體測試過程中，白金板法的測試步驟為：（1）將白金板逐漸浸入液體,；（2）在浸入液體表面狀態(tài)下,，由感應(yīng)器感測平衡值,；（3）將感應(yīng)到的平衡值轉(zhuǎn)化為表面張力值，并顯示出來,。   
參見下圖：

二,、白金環(huán)法

 又稱du Nouy Ring method，du Nouy環(huán)法,吊環(huán)法表面張力計(jì),，脫環(huán)法表面張力計(jì),。其原理為：（1）將白金環(huán)輕輕地浸入液體內(nèi)；（2）將白金環(huán)慢 慢地往上提升,，即液面相對而言下降,，使得白金環(huán)下面形成一個液柱，并zui終與白金環(huán)分離,。白金環(huán)法就是去感測一個zui高值,，而這個zui高值形成于白金環(huán)與液體樣品將離而未離時。由于這個方法很早被使用,，故而原有表面張力計(jì)基本均采用這種方法,，現(xiàn)有很多數(shù)據(jù)也是用這種方法測得。

具體的操作過程見下圖：

1. 白金環(huán)懸掛在液體表面之上,，并且已歸零,。

2. 白金環(huán)剛開始接觸到液體表面，由于白金環(huán)此時接觸到的是液體表面那層薄膜,；此時顯示屏開始顯示數(shù)值,。（顯示數(shù)字很小或是負(fù)的）

3. 白金環(huán)開始浸入到液體內(nèi)部，由于表面張力的作用顯示數(shù)值開始變大,。

4. 白金環(huán)浸入到液體內(nèi)5mm處停止,，此時顯示的數(shù)值是液體對兩根連接白金環(huán)金屬絲的表面張力的作用。（數(shù)值的大小取決于金屬絲直徑大?。?/FONT>

5. 開始緩慢下降樣品臺,。

6. 顯示屏上的數(shù)值在逐漸變大。

7. 隨著樣品臺的緩慢下降,，白金環(huán)在液體表面之上形成一柱液體薄膜,。此時顯示的數(shù)值已到達(dá)zui大。

8. zui終白金環(huán)與液體脫離,、液體薄膜破裂，顯示數(shù)值減小,。

（以上兩種測試方法是zui常用的方法）  

三,、zui大氣泡法

四、旋轉(zhuǎn)滴法

此法適用于測量超低界面張力,，其范圍一般為10mN／m以下,。