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    表面張力原理

  • 發布日期:2022-08-01      瀏覽次數:32
    • 液體表面一般表現出收縮基表面積的傾向,如呈橢球形的雨滴(重力場影響)、毛細管口的水滴、夏天早晨草上的露珠、玻璃板上的汞球,這是因為在等質量(即等體積)的液體所呈現的各種形狀中,以球體的表面積zui小。

      觀測表面張力zui典型的實驗是皂膜實驗。如ABCD為一金屬框架,CD為可動邊,邊長為L。若剛從皂液中提起這個金屬框,可觀察到CD邊會自動收縮。要維持CD邊不動,則須施加一適當外力f??蒀D邊受到一個與力f大小相等、方向相反的力的作用。           f=r×2L         

      式中,“2"是因為液膜有厚度,有兩個面;r為比例系數,稱為表面張力系數,簡稱表面張力。

      表面張力是指在液面上(對彎曲液面是在液面的切面上)垂直作用于單位長度上的是表面積收縮的力,單位為N·m-1(牛頓·米-1)或mN·m-1(毫牛頓·米-1)。

      力有三要素:作用點、方向、大小。對表面張力,作用點是在表面上,若為彎曲面,則在切面上;使表面積收縮體現了方向;大小是單位長度上的力。但要注意,對表面張力,作用點應是作用線,它是作用在單位長度上的力,實際上是二維空間的壓力的概念。

      關于表面張力的方向,燒杯中的水,在其表面上任一位置取單位長度,或取一個圓。由圖可見,平液面單位長度的兩個方向都有表面張力,大小相等,方向相反,互相抵消;在平液面上任取一圓,其周圈上的切線取單位長度,各個方向都有,且大小相等,合力也為零。管口上的液滴,重力G的作用使液滴表面積增加,而表面張力從相反方向使液滴表面積收縮,這是彎曲液面,該表面張力的方向在管口周圍的各個方向切面上。

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