涂料静态、动态表面张力图解

青葱岁月

涂料静态、动态表面张力图解！

[ 本帖最后由 青葱岁月 于 2008-11-16 20:01 编辑 ]

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补充点知识：熱力學定義熱力學對錶面張力的廣義定義為：
表面張力σ是在溫度T和壓力p不變的情況下吉布斯自由能G對面積A的偏導數：
吉布斯自由能的單位是能量單位，因此表面張力的單位是能量/面積。

成因
圖解表面張力


表面張力是由組成一個物態的分子和原子之間的吸引力。表面或物態之間的界面可以被近似地看作是一個切面，而表面張力則可以被看作是每個面積單位上的未滿足的化學價的能量。對宏觀系統來說表面張力與表面的形狀無關。
這個解釋是一個比較簡化的解釋，它也可能會造成誤會。

模型正確的地方

• 表面張力是由物態內部的吸引力導致的，拿液體為例，液體內部分子之間的吸引力一般比氣體中分子之間或氣體與液體之間的分子之間的吸引力要大。
• 表面張力的起因實際上是界面所造成的不對稱。

當心誤解表面張力是一個位於表面內的力，而不是一個施加於表面上的力。表面張力不一定垂直於表面。
一般來說一個物態內部的原子或分子在穩定的狀態下即受到吸引力又受到互相之間的排斥力。兩種力平衡。在這種狀態下原子或分子之間的平均距離大致相同。在模型中為了簡略起見沒有提到排斥力，但假如缺乏排斥力的話，那麼原子或分子就會被吸引力加速而更加緊密。由於表面的原子或分子受到的界面對面的排斥力比較小，因此界面的原子或分子之間的距離比內部的原子或分子之間的距離大，這裡的原子或分子的密度比較小，相對於物態內部而言其原子或分子的能量比較高，而這個能量的增高就表面張力的原因。
表面張力是一個內力，即使在平衡的狀態下表面張力也存在。比如假如一個物質的氣態和液態同時平衡存在的情況下，則兩態之間的邊界不變動，也就是說，在界面上沒有垂直於界面的力存在

後果表面張力促使液體縮小其表面面積，來減少未滿足的化學價。由於球面是同樣體積下面積最小的體，因此在沒有外力的情況下（比如在失重狀態下），液體在平衡狀態下總是呈球狀。
在液體滴（比如水滴）中，或在液體內的氣泡里，由於表面張力界面上的壓力比液體內部的壓力高。出於同理在肥皂泡內部的壓力比外部高。描寫這個壓力差的公式是楊-拉普拉斯公式。

測量
水銀


使用環、片、張力表或毛細現象可以測量表面張力。
人們也可以對懸著的液滴進行光學分析和測量來確定液體的表面張力。
下面列舉了一些測量方法：

• 毛細管上升法：簡單，將毛細管插入液體中即可測量，雖然精確度可能不高。
• 掛環法：這是測量表面張力的經典方法，它甚至可以在很難浸濕的情況下被使用。用一個初始浸在液體的環從液體中拉出一個液體膜（類似肥皂泡），同時測量提高環的高度時所需要施加的力。
• 威廉米平板法：這是一種萬能的測量方法，尤其適用於長時間測量表面張力。測量的量是一塊垂直於液面的平板在浸濕過程中所受的力。
• 旋轉滴法：用來確定界面張力，尤其適應于張力低的或非常低的範圍內。測量的值是一個處於比較密集的物態狀態下旋轉的液滴的直徑。
• 懸滴法：適用於界面張力和表面張力的測量。也可以在非常高的壓力和溫度下進行測量。測量液滴的幾何形狀。
• 最大氣泡法：非常適用於測量表面張力隨時間的變化。測量氣泡最高的壓力。
• 滴體積法：非常適用於動態地測量界面張力。測量的值是一定體積的液體分成的液滴數量。