表面张力。那么我们知道分子间作用力也跟表面张力有关。什么叫表面张力？表面张力我猜你们也听说过很多，但是不见得完全理解，我猜不见得每个人都完全理解。表面张力通常当然是指表面才有的东西，一般一个液体比如这杯子液体，体相中每个分子，那比方说体相中一个分子，这个分子所受到的其他分子的之间的，与其他分子之间相互作用力是各向同性的，是吧？各向同性的。它来自于其他分子之间相互作用力是四面八方的。然后在，然而在表面分子中，在表面分子中，它受到其他分子作用的合力不是各向同性的，而是合力是向下的，或者指向液体内部的。那么横向显然是抵消的，上面的没有，上面是空气，空气跟水之间当然有相互作用，但远远弱于水与水之间相互作用，是吧？那么所以说它所受的分子间作用力的合力是指向液体内部的。由于表面分子所受到的分子间作用力的合力是指向液体内部，因此这就叫表面张力。表面张力是指液体收缩表面的力量。因此在零重力情况下，零重力，真空零重力情况下，一滴水会形成一个完美球形，它不会铺开，它会收缩成一个球形，因为这时候表面积最小，表面张力是表面收缩，表面最小，是吧？所以表面积的单位实际上是个能量单位，单位表面上，单位面积上的能量。那么它表示什么含义呢？就表示表面张力这个单位代表的是每增加一个单位面积所需要的能量。面积越大，表面积越大，能量越高，是吧？那表面张力，表面张力源自于液体表面分子所受到分子间作用力的合力，指向液体内部，指向液体内部，那么这是表面张力。然后表面张力单位通常是焦耳每平方米，那么表示表面积每增加1平方米所引起的能量上升值。那么分子间作用力越大，表面张力就越大，这里是两个两种情况的一种比较。那么比方水和汞，我们当然知道汞与汞之间呢是金属键，是吧？比较强，那么水与水之间是氢键，相对较弱，那么这种表面张力我们看到它们存在数量级的差别，存在数量级的差别。那么因此我们知道汞的表面张力是更高的，表面张力更高的。所以说当我们看到一个，比如一个试管中一个截面，那么如果这个截面是凸半月形的，通常意味着这个体系里液体中表面张力很大，因为它连这个试管中都收缩成球形，是吧？都收缩成球形。然后我们来看看毛细作用，毛细作用中学也都很熟，那么谈表面张力谈另外一个作用浸润，或者叫wetting，浸润。浸润和表面张力是两种不同的东西，一个，一个液体在一个试管中，也是在一个烧杯或者试管中，它实际上是液体分子由两种相反的方向的力。一种是表面张力是往液体内部拉，拉这个表面分子的力，是吧？往收缩的力。另外一种是液体表面分子跟器壁之间有吸引力，特别是玻璃器壁跟水分子之间有强烈的相互作用，是吧？水实际上是可以顺着器壁往上爬的，因为水跟硅酸盐之间有非常强的相互作用，甚至高于水与水之间的相互作用。那么水与器壁之间这就叫浸润，这个东西叫浸润。那么实际上液体除了内部之间的这种相互作用力之外还存在，还存在所谓吸附力，也就是液体分子与器壁之间的相互作用。那么由于水与玻璃管壁存在较强的吸附力，因此在试管中水的截面呈现凹半月形截面。因为水顺着器壁爬上去了。因，也说明水与器壁之间的作用大于水与水之间的作用，是吧？它会往上爬。因此这是水的截面，那么这是汞的截面，你会发现汞的截面是凸半月形，那么因此汞与汞之间的相互作用大于汞与器壁之间的相互作用。汞与玻璃管之间也没什么相互作用，那么金属，金属跟玻璃之间相互作用很弱。那么然后毛- 细作用，毛细作用就跟这两个力的内聚力和吸附力之间的比较有关。什么叫毛细作用呢？毛细作用也就是当你这个试管这管不渐，不断地变细，变变细的时候，这时候你就发现液体会往上爬，爬到一定高度就停下了，那为什么会往上爬呢？这是因为液体跟器壁之间存在较强的相互作用，那么大于水，液体分子内的相互，液体分子间的相互作用。那么它爬到什么高度会停下来呢？爬到这个高度上因为它与器壁之间的相互作用大于分子间的相互作用，那么它中间有个差值，它爬到某个高度上，也就是这个重力，重力抵消掉这个差值后，它又停下来了。这个液柱的高度的重力与二者的内聚力和吸附力之间的差如果平衡了，它又停下来了，那么这就是毛细作用。也就是这管只要够细，它就会爬到很高的位置上。那么当然如果你这个管不够高，那么这水就会像喷泉一样喷出来，不断地喷出来，那么这就是化学过去经常做的一个实验，喷泉实验。那么如果这个溶液是彩色，就会做成彩色喷泉，彩色喷泉，而且是看上去涌动的，有涌动的效果。那么这是那么这是，这个是毛细作用。那么这时候是水的吸附能大于水的内聚能，那爬，推动液面上升直至吸附力与重力达到平衡。那么实际上植物，我们知道高大的绿叶乔木，啊树类，大树，那么之所以树冠含有水，它显然没有自己带个马达上来，没听树呼隆呼隆往上抽水，那么就是一半是由于这个毛细作用，也就是在木质纤维中有这种管状物，可以把水给吸上来，把水给吸上来。当然与此还有另外一个跟这个类似的，除了毛细作用之外，还有个蒸腾作用，是吧？植物的蒸腾作用，那么当然我们知道有更，更奇怪的就是北美的红杉，北美的红杉通常是高100米， 100米，一般来说，毛细作用绝对抽不了100米，你算算都达不到100米，那么蒸腾也达不到100米，蒸腾就是挥发，啊挥发，也达不到100米，所以说那个还没有解释，说实话没有解释，但有人有另外一个建议，另外一个建议听着也挺靠谱的，它就是说既然你每次不能抽那么高嘛，抽那么高呢太，太高了，它可以抽到一个池子里，再插根管，再抽到一个池子里，再插根管。但是问题是在红杉里没有找到这种一层一层的这种结构，那么那么没有找到这种显微结构。大概红杉太珍贵了，砍活的肯定不让你砍，他们只能砍死的看看，不知道得砍活的才能看是吧？最好里边弄点显微镜什么的就能活着观察，看它每天怎么抽上去的。那么这才有意义，那死的都看不清了。完了这是毛细作用。

5-6 液体的性质 - 表面张力

大学化学

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