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1 # 理性科普者
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2 # 吳一波簡單來說,表面張力指的是作用於液體表面上任何部分單位長度直線上的收縮力,表面張力的方向與該直線垂直並且與液麵相切。
我們用杯子接一杯水,水的表面與空氣接觸,這一介面就會表現出不同於內部的性質,我們將在這一介面上發生的介面現象稱為表面現象。在溫度和壓強都恆定的情況下,某個物體內部分子受到的作用力是均勻的,但表面分子受到的作用力則不均勻。處於液相和氣相接觸介面的分子受到內部液態分子的作用力相比起氣相分子給的作用力會大一些,這個時候,就會產生一個垂直指向液體內部的合力,這一合力就是表面張力,因為其方向垂直指向液體內部,所以液體表面分子就會有向內部聚攏的現象,然後我們介紹與表面張力由密切聯絡的幾種現象。
首先是液體鋪展。許多女孩子都有護膚品,男孩子們也不例外,那麼,對護手霜應該是不陌生的,我們來看一個比較大眾的護手霜,蛇油膏。塗蛇油膏的時候,我們取出適量蛇油膏,然後塗在手上,揉開,使它能均勻分佈在面板表面,選擇蛇油膏的牌子時,我們會考慮到蛇油膏是否容易散開,其實這個時候我們就已經接觸或者考慮到了表面張力以及表面活性劑,蛇油膏屬於油脂性軟膏,在其中加入適當的表面活性劑,能增加軟膏在面板上均勻塗布的能力。
然後是潤溼,潤溼指的是液體在固體表面能自發鋪展的一種介面現象。當一滴水落在固體表面,它可能完全貼在了液體表面,也有可能在液體表面形成一個近似球形等。因為表面分子中有朝向內部的力,所以它會比內部分子具有更高的勢能所以它能使液麵發生收縮,形成一個近似球形,表面分子因為表面張力增加的能量,是表面自由能。
如果您喜歡的話,請點選右上關注,更多健康知識和您分享!如上圖所表示的那樣,水滴落在固體上達到平衡狀態時,固液表面形成接觸角θ,θ越小,固體的表面就會越容易被液體潤溼,因為整個體系的表面自由能降低的越多。
最後是吸附,吸附就是一種物質黏在另一種物質上表面張力能想象彼此之間的吸附能力。在固體和液體的表面層都存在著表面張力與自由能,自然界中,能量越低的時候物質越穩定,能長期的存在,故任何體系為了達到穩態的目的,就需要降低體系自由能。這一功能在藥劑學中常用的到,在藥物的處方設計和吸收與藥效等都有關係,發揮許多作用,比如掩味作用,一些藥物的味道實在是難以恭維,會增加患者對尋醫問藥的抗拒性,不利於患者的康復,增溶與促進吸收,某些藥物會出現難溶解的情況,加入一些表面活性劑可以有利於藥物的溶解;當然了,使用表面活性劑的時候也可能會出現療效下降的特點。
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液體的表面張力與分子間的作用力有關。分子作用力與分子間的距離、分子的排列和分子的大小有關。表面張力主要是分子間引力的宏觀表現,它的性質如同拉伸物體,分子間的引力阻礙物體的拉伸。分子排列越規則,分子間引力越大,分子體積越大,分子間的引力越大。分子間的引力大,分子的表面張力就大。例如,水銀的表面張力就比水的表面張力大,所以,水銀面是凸起狀,水面是凹下去的。水銀分子(原子)比水分子大,排列比水分子更規則,分子間的距離比水分子要小。歡迎討論這個問題。