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為什麽水珠最終是保持圓形的?

2021-11-23知識

結論:因為水的表面存在張力。

分子之間是存在相互作用力的,這個力和很多因素有關,尤其是分子間距。具體如下圖所示:

而在水的內部,分子間距普遍大於r0,於是平時,各個水分子之間互相拉著對方,平安無事。

但在水的表面情況就不一樣了,表面的水分子只受到內部的其他水分子向裏的拉力,所有水分子爭先恐後向裏擠的結果就是使整個水滴呈現一個球形。

那麽為什麽表面的水分子只收到向裏的力呢?兩個原因:

  1. 表面的水分子外面只有空氣分子,而空氣分子之間隔的太遠了,以至於分子間作用力基本為零,無法影響到表面的水分子;
  2. 表面的水分子太活潑,許多都躍出了水面,導致表面水分子減少,更加抵擋不住內部水分子的吸重力。

水表面張力能解釋的現象有很多,比如清晨荷葉上的露珠,比如毛細現象。中學化學都學到過試管內的水液面並不是水平的,而是向下凹陷的。

這是為什麽呢?按照剛才的理論,水想要變成球型,上液面不應該是凸出來的嘛?

這是因為水對於玻璃來說是浸潤液體,即玻璃分子喜歡和水分子在一起。兩個人關系好,拉力強,所以器壁附近本該被內部水分子拉下去的表層水分子,在器壁的拯救下留了下來,相應的,中間的水分子沒有器壁的拯救,就自然凹了下去。

那有沒有玻璃分子不喜歡的人呢?當然,水銀分子相對於玻璃就是非浸潤液體,所以我們會觀察到,沒有器壁玻璃分子的拉力,試管內的水銀液面是凸出來的。

好了,這就是水表面張力的解釋,如有錯誤還請指正!