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说说水的表面张力

2017-03-21 15:34  来源: 科普中国-科学原理一点通

我们都知道杯子满了以后水会沿着杯壁往下流,这是很自然的事,但细心的你也许同样也能发现,在杯子将满未满的时刻,水平面会一点一点地升高,在高过玻璃杯沿的时候,水仍未落下,水的表面却像涨起的气球一样,随着水的一点点增加,慢慢地变得丰盈起来,在高过杯沿一定的程度的时候,才像承受不住似的,哗啦一下流下杯壁。这时候你再仔细回想水将落未落时的状态,水面像紧紧缚着一层水膜,拉着水不让它流下去,是的,这就是液体的表面张力。

这种表面张力究竟是怎么一回事呢?我们知道,水的内部其实是由无数的水分子组成的,它们有两种基本的运动状态,那就是相吸和相斥,它们处在无时无刻的运动中,当周围的温度高时,它们的运动就快,温度低一些,运动就相对慢,挨得太近了,它们就把对方挤开,离得远了,它们又反过来紧紧牵着手。但水面表层的分子们动得太活泼,许多都跃出了水面,这就使得水面表层的水分子要比水里其它部位的数量要少,这么一来,平衡就打破了,因为少,分子隔着很远,它们争先恐后地拉着对方,形成一种往里挤的力,里面的水越来越多,它们拉得越来越吃力,这个时候突破了临界点,水面再也支持不了了,这就使水哗啦一下地流了出来。

 

 

表面张力可以解释生活中的许多现象:雨后荷叶上滚动不去的水珠;清晨草叶上凝聚的露珠;水龙头下将滴未滴的水珠;夏天可以看见水黾在水面一跳一跳地滑行;小时候喜欢买泡泡水,一吹就会飞出一大串七彩的泡泡;当把针等重量轻的东西轻轻掷落水面时,会发现它们会长时间浮在水面,用手轻轻一推,就很快地沉下去了;两块干燥的玻璃叠在一起很容易分开,但是如果在玻璃之间加一些水,这时候你再试图去将它们分开,就不那么容易了。怎么样,是不是发现表面张力存在在生活的方方面面呢?

表面张力产生的一个重要现象是毛细现象。毛细现象是液体表面对固体表面的吸引力。毛细管插入浸润液体中,管内液面上升,高于管外,毛细管插入不浸润液体中,管内液体下降,低于管外的现象。那么什么是不浸润液体呢?举个例子,把一块干净的玻璃板浸入水银里再取出来,玻璃上不会附着水银,这时候,水银对玻璃来说,就是不浸润的液体。再举一个简单的自然界的例子,植物茎内有大量的纤维导管,通过这些导管,植物从土壤中汲取需要的水分。我们平时用纸巾擦干桌上的水迹,利用的就是毛细现象。纸巾内部有许多小细孔,作用形同细管。根据这一点,我们发明了各种钢笔等笔类文具。因为有毛细作用,笔水通过笔尖的细缝将笔水输送到笔尖。

细心观察,许多看似平凡的事物中都蕴藏着不凡的奥秘呢。

作者:熊文丹

 

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