表面張力

表面張力是什麼？簡單的以水說明。

      在一杯水內部的水分子受到四面八方的吸引力，各方向的受力皆相等，也因此其合力為零。但在水表面的分子所內部其它水分子的吸引力，但是水面外部的引力並不均勻，如下圖，結果合成一往水內部的合力。因此，水的表面具有較高的能量，而單位液面所多出來的自由能，即稱之為表面張力。而這個表面層約只有幾個分子厚。    

                                                                                

      上面的說明好像抽象了些，簡單一點說，表面張力是描述液體想要使自己表面積達到最小的趨勢。表面積越小，多出的表面位能也就越少，液體也就越穩定。考慮一定體積但不同形狀的，球形體的表面積最小（你知道怎麼證明嗎？），那麼浮懸在空中的液體，必成球形（不考慮重力）。

方法說明：

      表面有表面張力，所以當我們用一環浸在液體中，再提到表面以上時，液體表面積將增加，即需要作功，此功等於增加的表面積乘以表面張力，也就是需要用力去提起金屬環。                                                                                                                            

     
      設環長為l ，液面至金屬環提上到液膜破裂的距離為h ，而且因為薄液膜有兩個面，所以實際上表面積的增加有兩倍，即2lh，故所作的功W 為


     
      其中T 是表面張力，F 表拉力。假設已知純水的表面張力T1，那麼只要測定純水與待測液體相對應的拉力F1與F2，則待測液體的表面張力T2