表面张力的一些基本知识

什么是表面张力？

*，我们可以根据分子间的互相吸引力来解释液体的性质。这种分子间的吸引力就被称之为分子内聚力或称范德华力。而表面张力、界面张力以及相类似的现象就是用来解释分子内聚力的基本物理现象。

具体来说，构成液体的分子在表面上所受的力与本体内的会不相同。在本体内的分子所受的力是对称的、平衡的。而在表面上的分子，受本体内分子吸引而无反向的平衡力。这就是说，它受到的是拉入本体内的力。也就是说，力图将表面积缩小，使这种不平衡的状态趋向平衡状态。热力学的说法是：要将这体系的表面能降至zui小，这个力就称为“表面张力"，也说是单位面积上的自由能（J/m²），也就是形成或扩张单位面积的界面所需的zui低能量。它的数值和表面张力（N/m）一致。由于习惯，常用表面张力表示表面自由能，它对液体表面的物理化学现象起着至关重要的作用。在日常生活中，早晨荷叶上的露珠、杯子中的弧形水面等均为表面张力现象。

参见下图示意

用来测量表面/界面张力的常用几种方法                     

 一、白金板法

当感测白金板浸入到被测液体后，白金板周围就会受到表面张力的作用，液体的表面张力会将白金板尽量地往下拉。当液体表面张力及其他相关的力与平衡力达到均衡时，感测白金板就会停止向液体内部浸入。这时候，仪器的平衡感应器就会测量浸入深度，并将它转化为液体的表面张力值。

具体测试过程中，白金板法的测试步骤为：（1）将白金板逐渐浸入液体；（2）在浸入液体表面状态下，由感应器感测平衡值；（3）将感应到的平衡值转化为表面张力值，并显示出来。   
参见下图：

二、白金环法

 又称du Nouy Ring method，du Nouy环法,吊环法表面张力计，脱环法表面张力计。其原理为：（1）将白金环轻轻地浸入液体内；（2）将白金环慢 慢地往上提升，即液面相对而言下降，使得白金环下面形成一个液柱，并zui终与白金环分离。白金环法就是去感测一个zui高值，而这个zui高值形成于白金环与液体样品将离而未离时。由于这个方法很早被使用，故而原有表面张力计基本均采用这种方法，现有很多数据也是用这种方法测得。

具体的操作过程见下图：

1. 白金环悬挂在液体表面之上，并且已归零。

2. 白金环刚开始接触到液体表面，由于白金环此时接触到的是液体表面那层薄膜；此时显示屏开始显示数值。（显示数字很小或是负的）

3. 白金环开始浸入到液体内部，由于表面张力的作用显示数值开始变大。

4. 白金环浸入到液体内5mm处停止，此时显示的数值是液体对两根连接白金环金属丝的表面张力的作用。（数值的大小取决于金属丝直径大小）

5. 开始缓慢下降样品台。

6. 显示屏上的数值在逐渐变大。

7. 随着样品台的缓慢下降，白金环在液体表面之上形成一柱液体薄膜。此时显示的数值已到达zui大。

8. zui终白金环与液体脱离、液体薄膜破裂，显示数值减小。

（以上两种测试方法是zui常用的方法）  

三、zui大气泡法

四、旋转滴法

此法适用于测量超低界面张力，其范围一般为10mN／m以下。