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淺談水的表面張力
來源:上海謂載 瀏覽 1021 次 發(fā)布時間:2021-04-29
我們都知道杯子滿了以后水會沿著杯壁往下流,這是很自然的事,但細心的你也許同樣也能發(fā)現(xiàn),在杯子將滿未滿的時刻,水平面會一點一點地升高,在高過玻璃杯沿的時候,水仍未落下,水的表面卻像漲起的氣球一樣,隨著水的一點點增加,慢慢地變得豐盈起來,在高過杯沿一定的程度的時候,才像承受不住似的,嘩啦一下流下杯壁。這時候你再仔細回想水將落未落時的狀態(tài),水面像緊緊縛著一層水膜,拉著水不讓它流下去,是的,這就是液體的表面張力。
這種表面張力究竟是怎么一回事呢?我們知道,水的內部其實是由無數(shù)的水分子組成的,它們有兩種基本的運動狀態(tài),那就是相吸和相斥,它們處在無時無刻的運動中,當周圍的溫度高時,它們的運動就快,溫度低一些,運動就相對慢,挨得太近了,它們就把對方擠開,離得遠了,它們又反過來緊緊牽著手。但水面表層的分子們動得太活潑,許多都躍出了水面,這就使得水面表層的水分子要比水里其它部位的數(shù)量要少,這么一來,平衡就打破了,因為少,分子隔著很遠,它們爭先恐后地拉著對方,形成一種往里擠的力,里面的水越來越多,它們拉得越來越吃力,這個時候突破了臨界點,水面再也支持不了了,這就使水嘩啦一下地流了出來。
表面張力可以解釋生活中的許多現(xiàn)象:雨后荷葉上滾動不去的水珠;清晨草葉上凝聚的露珠;水龍頭下將滴未滴的水珠;夏天可以看見水黽在水面一跳一跳地滑行;小時候喜歡買泡泡水,一吹就會飛出一大串七彩的泡泡;當把針等重量輕的東西輕輕擲落水面時,會發(fā)現(xiàn)它們會長時間浮在水面,用手輕輕一推,就很快地沉下去了;兩塊干燥的玻璃疊在一起很容易分開,但是如果在玻璃之間加一些水,這時候你再試圖去將它們分開,就不那么容易了。怎么樣,是不是發(fā)現(xiàn)表面張力存在在生活的方方面面呢?
表面張力產(chǎn)生的一個重要現(xiàn)象是毛細現(xiàn)象。毛細現(xiàn)象是液體表面對固體表面的吸引力。毛細管插入浸潤液體中,管內液面上升,高于管外,毛細管插入不浸潤液體中,管內液體下降,低于管外的現(xiàn)象。那么什么是不浸潤液體呢?舉個例子,把一塊干凈的玻璃板浸入水銀里再取出來,玻璃上不會附著水銀,這時候,水銀對玻璃來說,就是不浸潤的液體。再舉一個簡單的自然界的例子,植物莖內有大量的纖維導管,通過這些導管,植物從土壤中汲取需要的水分。我們平時用紙巾擦干桌上的水跡,利用的就是毛細現(xiàn)象。紙巾內部有許多小細孔,作用形同細管。根據(jù)這一點,我們發(fā)明了各種鋼筆等筆類文具。因為有毛細作用,筆水通過筆尖的細縫將筆水輸送到筆尖。