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          表面张力试验原理

          • 2012/4/16
          • 2153 Views


              在一个液体的内部,任何分子周围的吸引力是平衡的??墒窃谝禾灞砻娌愕姆肿尤床幌嗤?。因为表面层的分子一方面受到液体内层分子的吸引另一方面受到液体外部气体分子的吸引,而且前者的作用力比后者大。因此在液体表面表面层中,每个分子都受到垂直于并指向液体内部的不平衡力。这种吸引力使表面上的分子向内挤,促成液体的最小面积。要使液体的表面积增大,就必须要反抗分子的内向力而作功,增加分子的位能。

              所以说分子在表面层比在液体内部有较大的位能,这位能就是表面自由能,通常把增大一平方米表面所需的最大功A或增大一平方米所引起的表面自由能的变化△G,称为单位表面的表面能,其单位为J·m-1;而把液体限制其表面及力图使它收缩的单位直线长度上所作用的力,称为表面张力,其单位是N·m-1。液体单位表面的表面能和它的表面张力在数值上是相等的。

          如欲使液体表面面积增加ΔS时,所消耗的可逆功A应该是:

                           -A=ΔG=γΔS         

              液体的表面张力与温度有关,温度愈高,表面张力愈小。到达临界温度时,液体与气体不分,表面张力趋近于零。液体的表面张力也与液体的纯度有关,在纯净的液体(溶剂)中如果掺进杂质(溶质),表面张力就要发生变化,其变化的大小,决定于溶质的本性和加入量的多少。

              对纯溶剂而言,其表面层与内部的组成是相同的,但对溶液来说却不然。当加入溶质后,溶剂的表面张力要发生变化。根据能量最低原则,若溶质能降低溶剂的表面张力,则表面层中溶质的浓度应比溶液内部的浓度大,如果所加溶质能使溶剂的表面张力升高,那么溶质在表面层中的浓度应比溶液内部的浓度低。这种表面浓度与溶液内部浓度不同的现象叫做溶液的表面吸附。

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