液体表面张力与液体表面现象

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1、液体的表面张力与液体的表面现象在日常生活中，只要你稍加留意，就会观察到许多与液体表面张力有关的现象。如草叶上晶莹剔透的露珠，荷叶上滚动着的小水滴，玻璃板上的小水银滴等，它们为什么都是球形或近似球形？这就是因为液体表面张力的作用结果。当用细管吹出一个个五彩缤纷的肥皂泡时，在泡膜的表面上就布满了液体表面张力。用数学可以证明，在体积相同的各种形状的几何体中，球体的表面积最小。正是由于表面张力的作用，才会出现露珠、小水银滴等都收缩为球形的现象。你若有机会观察护士给病人输液，你会看到在输液之前，护士总是要把输液管中的空气泡排除干净。不然的话，若让那些气泡混入人体血管中，在表面张力的作用

2、下，气泡将会阻碍血液的正常流动。下面就来分析一下液体的表面张力，以及液体表面现象发生的原因。1表面张力的成因、大小和方向表面张力就是促使液体表面收缩的力。液体与气体的交界面（属于液体薄层），称为表面层。在表面层中，液体分子因受到液体内部分子的引力，而有一部分会被拉入液体内，致使表面层液体分子密度小于液内分子密度。表面层中液体分子的这种布局，使得液体表面层就像一张“绷紧”的橡皮膜，而具有收缩趋势。表面层一直处在具有收缩趋势的表面张力作用之下。这里应指出，液体表面张力与橡皮膜张力在本质上是不同的。橡皮膜的分子间距会随着膜面积的增大而增大。而液体表面张力却不受面积变化的影响，当液体

3、表面层面积增大时，液内分子会自动进入液面来补充，从而维持液面内分子间距不变。可以用一个很简单的实验，来可说明表面张力的存在。取一段铜丝制成一个直径约5〜8cm的圆环，在环上跨系一根细红线（用红线易于观察）。将环浸入洗洁精溶液再取出，环上蒙了一层液膜，这时用粉笔头轻触线一侧的液膜，原来自由弯曲的红线则立即被液膜拉向另一侧，成为一段张紧的弧线。实验表明，液体表面具有收缩到最小面积的趋势。同时它还表明，表面张力的方向垂直于任一周界线且与液面相切。理论和实验表明，表面张力的大小，可用如下公式表示：FL（单表面层）F2L（双表面层）上式中，称为表面张力系数。与液体的种类、温度等因素有关

4、。不同的液体，不同；同一种液体，随温度升高而减小。另外，也与液体中的杂质有关。因此，当人体使用了某些药物后，血液或尿液的表面张力系数则会发生变化。在生活中有许多与表面张力有关的现象。例如，对人来说，重力有时会造成很大的麻烦。人若不慎从高处落下，可能会被摔得不轻。而小昆虫一点也不害怕重力，它在落下时一点危险也没有。但表面张力对某些昆虫来说则有可能造成很大威胁，小昆虫有时最怕表面张力。当一个成人从浴池中站起时，他身上会带起厚约0.2mm的一层水，这些水大约0.5kg,不到人体重的1%，这对人来说不会感到有什么负担。即使是人的全身涂满了肥皂泡沫，其表面张力对人也不会产生任何威胁。而

5、一只蚊子一旦被肥皂泡沫弄湿，它将很危险。这时蚊子将难逃表面张力“法网”。2球形液面的附加压强（ps）下面来讨论球形液面附加压强的大小和方向。这里使用球形液面进行分析，主要是考虑数学处理上的简便，所得结论也可以近似地应用于非球形的弯曲液面（也称弯月面）。对于球形液面，由于液面是弯曲的，其表面张力将产生一个附加压强（用ps表示）。球形液面附加压强的大小可以用球面膜的拉普拉斯公式来计算：4,一一,，-一，，ps—（双表面层，如球形肥皂泡）2ps——（单表面层，如球形星各珠）R2ps一（近似半球形披面，如毛细管中的水面）R上式表明，ps的大小与表面张力系数成正比，与球面的半径成反比。

6、附加压强ps的方向总是指向球形液面的球心（或是指向弯曲液面的曲率中心）。3气体栓塞现象液体在细管中流动时，如果管中有气泡，液体的流动就会受到一定的阻碍。若气泡数量过多，则可能发生堵塞，液体不能流动，即产生气体栓塞现象。护士在给病人输液时必须排除管路中气泡，就是基于这个道理。下面运用表面张力和附加压强知识来解释气体栓塞是如何形成的。设液体在细管中从A向B（从左向右）流动，并设管两端的压强分别为pA和pB,且papb,管两端压强差ppapb。如果细管中有一个气泡，设气泡半径等于细管的半径，并且液体仍能流动，由于液体粘滞性以及受到压强差ppapb作用，气泡左、右两端面就会发生形变，

7、左端液面的曲率半径变大，右端液面的曲率半径变小。由于弯曲液面附加压强与液面的曲率半径成反比，这时左端液面的附加压强pSA小于右端液面的附加压强pSB。气泡两端面的附加压强之差为pspSBpSA,ps的方向由西旨向A（向右），总与液体流动方向相反。如果此时pps,这时液体仍可带动该气泡一起流动。如果管中有n个气泡，这些气泡的附加压强差为nps。只有当npsp时，液体才可能带动这些气泡一起流动。如果一旦发生了npsp的情形，液体将停止流动，从而形成气体栓塞。在医疗工作中，要时刻注意避免在人体血管中形成气体栓