液體界面張力儀的正確認識

我們知道由于液體表面層（即液體跟空氣接觸處的薄層）里分子的分布密度比液體內部的小，分子間的距離比液體內部大，因此分子間的相互作用表現為引力，使液面各部分之間相互吸引，這種引力叫液體表面張力．由此可知，液體表面張力是一部分液體表面與另一部分液體表面之間的相互作用，是作用在液體表面的，它的施力物體和受力物體都是液面，所以縫衣針不可能受到表面張力的作用．由于表面張力能使液體表面的分子都相互牽引著，不容易隨便脫離，并形成一層薄膜，就好像～張拉緊的橡皮膜一樣．（）這一現象我們可以通過實驗來證實，向一玻璃杯中輕輕地注入清水（玻璃杯口要保持干燥），當水面與杯口相平后，輕輕地將硬幣逐個投入玻璃杯中，這時水面會不斷漲高，直至高出玻璃杯邊緣，并且呈鼓起的狀態而水不會溢出，就好像水面包著一張橡皮膜一樣，這是由于水的表面張力作用使水面形成了一層薄膜，這層薄膜阻止了水的外溢．繼續加人硬幣，水面不斷鼓起，當硬幣加到一定的數最后，水的表面薄膜鼓到無法支撐時，水才會溢出杯口，就好像氣球被不斷地充氣到達一定程度時會爆炸一樣．當用棉紙托著縫衣針一同放在水面上后，紙漸漸地被水浸透，沉了下去，縫衣外卻仍然漂在水面上，這時候仔細觀察縫衣針，會發現縫衣針周圍的水面已經向下凹陷（如果用一枚壹角的硬幣來代替縫衣針，下凹的彎月面會更加明顯），這是由于水表面的薄膜在縫衣針對它的壓力的作用下被拉伸下陷形成的，根據物體間力的作用是相互的原則，下凹的彎月面也要給縫衣外一個向上的支持力，即縫衣針要受到一個下凹彎月面對它的支持力的作用．又由于縫衣針只是使水面的薄膜向下凹陷，并沒有將水表面的薄膜撕開，即縫衣針的下底面仍然位于水表面的薄膜上，并沒有浸入水中，（ www.huiqinbo.com/ ）所以縫衣針也就沒有受到浮力的作用，其實縫衣針漂在水面上的現象就好比把縫衣針放在一張繃緊的橡皮膜上，我們知道放在橡皮膜上的縫衣針要受到重力和橡皮膜對它的支持力的作用，這二力平衡使縫衣針被橡皮膜托住，由此可見漂在水面上的縫衣針也是由于受到重力和液面薄膜對它的支持力作用而平衡．其受力圖如圖3所示．表面張力的作用只不過使液體表面形成了一層薄膜，并沒有直接作用在縫衣針上，真正作用在縫衣針上的是液面薄膜的支持力．有些小昆蟲可以在水面上跑來跑去或者停留在水面上，不致于陷入水里，也是同樣的道理．例如水邑的腿上長滿又細又長的絨毛，絨毛輕輕撐住水面，不會撕破水面的薄膜，所以它能在水面上悠閑自在的散步．

通過上面的分析，我們已經知道了液體界面張力和液膜支持力是兩個完全不同的概念，但它們又是互相聯系的，沒有液體表面張力就不會有液面薄膜的產生，也就不會有液膜支持力．如果在上面縫衣針的實驗中，小心地往水中加入一滴洗潔精，液面薄膜會迅速破裂消失，縫衣針將沉入水底．這是因為洗潔精是中性的表面活性劑，它的加入破壞了水面的薄膜的形成，導致縫衣針沉入水底．

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