结论:因为水的表面存在张力。
分子之间是存在相互作用力的,这个力和很多因素有关,尤其是分子间距。具体如下图所示:
而在水的内部,分子间距普遍大于r0,于是平时,各个水分子之间互相拉着对方,平安无事。
但在水的表面情况就不一样了,表面的水分子只受到内部的其他水分子向里的拉力,所有水分子争先恐后向里挤的结果就是使整个水滴呈现一个球形。
那么为什么表面的水分子只收到向里的力呢?两个原因:
- 表面的水分子外面只有空气分子,而空气分子之间隔的太远了,以至于分子间作用力基本为零,无法影响到表面的水分子;
- 表面的水分子太活泼,许多都跃出了水面,导致表面水分子减少,更加抵挡不住内部水分子的吸引力。
水表面张力能解释的现象有很多,比如清晨荷叶上的露珠,比如毛细现象。中学化学都学到过试管内的水液面并不是水平的,而是向下凹陷的。
这是为什么呢?按照刚才的理论,水想要变成球型,上液面不应该是凸出来的嘛?
这是因为水对于玻璃来说是浸润液体,即玻璃分子喜欢和水分子在一起。两个人关系好,拉力强,所以器壁附近本该被内部水分子拉下去的表层水分子,在器壁的拯救下留了下来,相应的,中间的水分子没有器壁的拯救,就自然凹了下去。
那有没有玻璃分子不喜欢的人呢?当然,水银分子相对于玻璃就是非浸润液体,所以我们会观察到,没有器壁玻璃分子的拉力,试管内的水银液面是凸出来的。
好了,这就是水表面张力的解释,如有错误还请指正!