表面張力試驗原理

    在一個液體的內(nèi)部，任何分子周圍的吸引力是平衡的。可是在液體表面層的分子卻不相同。因為表面層的分子一方面受到液體內(nèi)層分子的吸引另一方面受到液體外部氣體分子的吸引，而且前者的作用力比后者大。因此在液體表面表面層中，每個分子都受到垂直于并指向液體內(nèi)部的不平衡力。這種吸引力使表面上的分子向內(nèi)擠，促成液體的最小面積。要使液體的表面積增大，就必須要反抗分子的內(nèi)向力而作功，增加分子的位能。

    所以說分子在表面層比在液體內(nèi)部有較大的位能，這位能就是表面自由能，通常把增大一平方米表面所需的最大功A或增大一平方米所引起的表面自由能的變化△G,稱為單位表面的表面能，其單位為J·m-1；而把液體限制其表面及力圖使它收縮的單位直線長度上所作用的力，稱為表面張力，其單位是N·m-1。液體單位表面的表面能和它的表面張力在數(shù)值上是相等的。

如欲使液體表面面積增加ΔS時，所消耗的可逆功A應(yīng)該是：

                 -A＝ΔG＝γΔS         

    液體的表面張力與溫度有關(guān)，溫度愈高，表面張力愈小。到達臨界溫度時，液體與氣體不分，表面張力趨近于零。液體的表面張力也與液體的純度有關(guān)，在純凈的液體(溶劑)中如果摻進雜質(zhì)(溶質(zhì))，表面張力就要發(fā)生變化，其變化的大小，決定于溶質(zhì)的本性和加入量的多少。

    對純?nèi)軇┒裕浔砻鎸优c內(nèi)部的組成是相同的，但對溶液來說卻不然。當加入溶質(zhì)后，溶劑的表面張力要發(fā)生變化。根據(jù)能量最低原則，若溶質(zhì)能降低溶劑的表面張力，則表面層中溶質(zhì)的濃度應(yīng)比溶液內(nèi)部的濃度大，如果所加溶質(zhì)能使溶劑的表面張力升高，那么溶質(zhì)在表面層中的濃度應(yīng)比溶液內(nèi)部的濃度低。這種表面濃度與溶液內(nèi)部濃度不同的現(xiàn)象叫做溶液的表面吸附。

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