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淺談水的表面張力

來源:上海謂載 瀏(liu)覽 824 次 發(fa)布時間:2021-04-29

我們(men)都知(zhi)道杯子滿(man)(man)了以后水(shui)(shui)會(hui)沿(yan)著(zhu)杯壁往下(xia)(xia)流(liu),這(zhe)是很(hen)自然的(de)(de)(de)(de)(de)事(shi),但細心的(de)(de)(de)(de)(de)你也許(xu)同(tong)樣也能(neng)發(fa)現,在杯子將滿(man)(man)未滿(man)(man)的(de)(de)(de)(de)(de)時(shi)刻,水(shui)(shui)平面(mian)(mian)會(hui)一(yi)(yi)點(dian)一(yi)(yi)點(dian)地升(sheng)高(gao),在高(gao)過玻璃(li)杯沿(yan)的(de)(de)(de)(de)(de)時(shi)候,水(shui)(shui)仍未落下(xia)(xia),水(shui)(shui)的(de)(de)(de)(de)(de)表面(mian)(mian)卻像漲起的(de)(de)(de)(de)(de)氣球一(yi)(yi)樣,隨著(zhu)水(shui)(shui)的(de)(de)(de)(de)(de)一(yi)(yi)點(dian)點(dian)增加,慢(man)慢(man)地變得豐盈(ying)起來(lai),在高(gao)過杯沿(yan)一(yi)(yi)定的(de)(de)(de)(de)(de)程度的(de)(de)(de)(de)(de)時(shi)候,才(cai)像承受(shou)不(bu)住似的(de)(de)(de)(de)(de),嘩啦一(yi)(yi)下(xia)(xia)流(liu)下(xia)(xia)杯壁。這(zhe)時(shi)候你再仔細回(hui)想水(shui)(shui)將落未落時(shi)的(de)(de)(de)(de)(de)狀態,水(shui)(shui)面(mian)(mian)像緊緊縛著(zhu)一(yi)(yi)層(ceng)水(shui)(shui)膜,拉(la)著(zhu)水(shui)(shui)不(bu)讓它(ta)流(liu)下(xia)(xia)去(qu),是的(de)(de)(de)(de)(de),這(zhe)就是液體的(de)(de)(de)(de)(de)表面(mian)(mian)張力。

這(zhe)種表面(mian)(mian)(mian)張(zhang)力究竟(jing)是怎么(me)一回(hui)事呢?我(wo)們(men)知道,水(shui)(shui)(shui)的(de)(de)(de)(de)內部其(qi)實(shi)是由無(wu)數(shu)的(de)(de)(de)(de)水(shui)(shui)(shui)分(fen)子組成的(de)(de)(de)(de),它(ta)們(men)有兩種基本的(de)(de)(de)(de)運(yun)動(dong)狀(zhuang)態,那就(jiu)是相(xiang)吸和相(xiang)斥,它(ta)們(men)處在無(wu)時無(wu)刻的(de)(de)(de)(de)運(yun)動(dong)中(zhong),當周圍的(de)(de)(de)(de)溫(wen)度(du)高時,它(ta)們(men)的(de)(de)(de)(de)運(yun)動(dong)就(jiu)快,溫(wen)度(du)低一些,運(yun)動(dong)就(jiu)相(xiang)對(dui)慢,挨得(de)(de)太近(jin)了(le),它(ta)們(men)就(jiu)把對(dui)方擠開,離得(de)(de)遠(yuan)了(le),它(ta)們(men)又反過來緊(jin)(jin)緊(jin)(jin)牽著手。但水(shui)(shui)(shui)面(mian)(mian)(mian)表層的(de)(de)(de)(de)分(fen)子們(men)動(dong)得(de)(de)太活潑(po),許多都躍出(chu)了(le)水(shui)(shui)(shui)面(mian)(mian)(mian),這(zhe)就(jiu)使(shi)得(de)(de)水(shui)(shui)(shui)面(mian)(mian)(mian)表層的(de)(de)(de)(de)水(shui)(shui)(shui)分(fen)子要(yao)比(bi)水(shui)(shui)(shui)里(li)其(qi)它(ta)部位的(de)(de)(de)(de)數(shu)量要(yao)少(shao),這(zhe)么(me)一來,平衡就(jiu)打破(po)了(le),因為少(shao),分(fen)子隔(ge)著很遠(yuan),它(ta)們(men)爭(zheng)先恐(kong)后地(di)拉著對(dui)方,形(xing)成一種往(wang)里(li)擠的(de)(de)(de)(de)力,里(li)面(mian)(mian)(mian)的(de)(de)(de)(de)水(shui)(shui)(shui)越(yue)來越(yue)多,它(ta)們(men)拉得(de)(de)越(yue)來越(yue)吃力,這(zhe)個時候突破(po)了(le)臨(lin)界點,水(shui)(shui)(shui)面(mian)(mian)(mian)再也支持不了(le)了(le),這(zhe)就(jiu)使(shi)水(shui)(shui)(shui)嘩啦一下地(di)流(liu)了(le)出(chu)來。


表(biao)面(mian)(mian)張力(li)可以解釋生活(huo)中的(de)許多現象:雨后荷葉(xie)上(shang)滾動不(bu)(bu)去的(de)水(shui)(shui)珠;清晨草(cao)葉(xie)上(shang)凝聚的(de)露珠;水(shui)(shui)龍頭(tou)下將滴未滴的(de)水(shui)(shui)珠;夏天可以看見水(shui)(shui)黽在(zai)水(shui)(shui)面(mian)(mian)一跳(tiao)一跳(tiao)地滑行;小時候(hou)喜(xi)歡買(mai)泡泡水(shui)(shui),一吹就(jiu)會飛出一大串七彩的(de)泡泡;當(dang)把針等重量輕(qing)的(de)東西輕(qing)輕(qing)擲落(luo)水(shui)(shui)面(mian)(mian)時,會發現它們(men)會長時間浮在(zai)水(shui)(shui)面(mian)(mian),用手輕(qing)輕(qing)一推(tui),就(jiu)很(hen)快(kuai)地沉下去了;兩塊干燥(zao)的(de)玻璃疊(die)在(zai)一起很(hen)容易分開,但是(shi)(shi)如果(guo)在(zai)玻璃之間加(jia)一些水(shui)(shui),這時候(hou)你再試圖去將它們(men)分開,就(jiu)不(bu)(bu)那么(me)容易了。怎(zen)么(me)樣,是(shi)(shi)不(bu)(bu)是(shi)(shi)發現表(biao)面(mian)(mian)張力(li)存在(zai)在(zai)生活(huo)的(de)方(fang)方(fang)面(mian)(mian)面(mian)(mian)呢(ni)?


表(biao)面張力(li)產(chan)生的(de)(de)(de)一(yi)(yi)(yi)個重要(yao)現(xian)(xian)象是(shi)毛細(xi)(xi)現(xian)(xian)象。毛細(xi)(xi)現(xian)(xian)象是(shi)液(ye)體(ti)(ti)表(biao)面對(dui)固體(ti)(ti)表(biao)面的(de)(de)(de)吸引力(li)。毛細(xi)(xi)管(guan)(guan)插入(ru)浸(jin)(jin)(jin)潤液(ye)體(ti)(ti)中,管(guan)(guan)內(nei)液(ye)面上(shang)(shang)升,高于(yu)管(guan)(guan)外(wai),毛細(xi)(xi)管(guan)(guan)插入(ru)不(bu)浸(jin)(jin)(jin)潤液(ye)體(ti)(ti)中,管(guan)(guan)內(nei)液(ye)體(ti)(ti)下降(jiang),低于(yu)管(guan)(guan)外(wai)的(de)(de)(de)現(xian)(xian)象。那么什么是(shi)不(bu)浸(jin)(jin)(jin)潤液(ye)體(ti)(ti)呢?舉個例子,把一(yi)(yi)(yi)塊干(gan)凈的(de)(de)(de)玻璃板浸(jin)(jin)(jin)入(ru)水(shui)(shui)銀里再取出來,玻璃上(shang)(shang)不(bu)會附著水(shui)(shui)銀,這(zhe)時候(hou),水(shui)(shui)銀對(dui)玻璃來說,就(jiu)是(shi)不(bu)浸(jin)(jin)(jin)潤的(de)(de)(de)液(ye)體(ti)(ti)。再舉一(yi)(yi)(yi)個簡單的(de)(de)(de)自然界的(de)(de)(de)例子,植(zhi)物莖內(nei)有大量的(de)(de)(de)纖維導管(guan)(guan),通(tong)過(guo)這(zhe)些導管(guan)(guan),植(zhi)物從(cong)土(tu)壤中汲取需要(yao)的(de)(de)(de)水(shui)(shui)分。我(wo)們(men)平時用紙(zhi)巾擦(ca)干(gan)桌上(shang)(shang)的(de)(de)(de)水(shui)(shui)跡,利用的(de)(de)(de)就(jiu)是(shi)毛細(xi)(xi)現(xian)(xian)象。紙(zhi)巾內(nei)部有許多小細(xi)(xi)孔,作用形同細(xi)(xi)管(guan)(guan)。根據這(zhe)一(yi)(yi)(yi)點,我(wo)們(men)發明了各種鋼筆(bi)等筆(bi)類文具。因為有毛細(xi)(xi)作用,筆(bi)水(shui)(shui)通(tong)過(guo)筆(bi)尖(jian)(jian)的(de)(de)(de)細(xi)(xi)縫將筆(bi)水(shui)(shui)輸送到筆(bi)尖(jian)(jian)。