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lucyliu1991新蟲 (初入文壇)
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[求助]
表面張力與潤濕角的關系
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我有很多關于表面張力的問題,很難單獨羅列清楚。因此我把書上關于表面張力和潤濕角關系的推導羅列下來,用咖啡色筆標注了我的問題。希望總結(jié)的推導對大家有幫助,也希望有人能來討論一下我提出的問題。謝謝大家。 |
金蟲 (正式寫手)
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贊學習認真。 分子間引力,比分子自身重力大得多,討論分子間力的時候不考慮重力,就像討論化學鍵能的時候不考慮重力一樣。 互溶性對分子極性的相似性依賴大,不直接對應表面能差異。(這一條不很確定) ‘不潤濕是自發(fā)趨勢’這個陳述等價于‘液體/固體傾向于凝集’,如果不凝集就分散成氣體了,那樣就不存在液體/固體了。 真空中,理論上不存在液體和固體,因為低于蒸汽壓時液體就蒸發(fā),固體就揮發(fā)。實際上在液體表面附近蒸汽分子可能擴散速度不是特別快,所以真空中的液體是‘正在蒸發(fā)中’的液體,不是穩(wěn)定存在;液體表面附近不是真空,而是一定密度的蒸汽,不存在真正的‘真空-液體’界面。 氣體分子,就是傾向于彼此分離的分子,你敢給我空間,我就敢無限擴散(只要擴散導致的溫度降低還不到凝集的程度),所以氣體是沒有表面張力的,或者說氣體表面張力是‘負’的,這個和氣體有對外壓強對應。既然存在氣體,就說明有其他力約束著氣體,通常是氣壓(氣體的重力)或者容器(容器壁對氣體的壓力),在氣體-固體界面上,壓力只能垂直于表面,平行于表面無法施加壓力,但是可以施加引力,所以固體可以感受到氣體的表面張力,正的,雖然極;氣體也能感受的固體的表面張力,也稱為吸附,固體表面氣體密度將會增大,甚至表面覆一層氣體分子。其他兩種界面也類似。但是氣體和氣體就不存在這種界面了,它們會立即滲透對方。 所以三種界面的表面張力概念是成立的。 表面張力是內(nèi)力,另外一側(cè)如果存在分子的話算外援,沒有外援(真空)也OK,所以真空不影響潤濕。 |
金蟲 (正式寫手)
用戶注銷 (職業(yè)作家)
Matlab專家
新蟲 (初入文壇)
金蟲 (正式寫手)
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我按我的理解來解釋: 在固體和液體內(nèi)部,分子/原子間引力和斥力平衡,對應一個具體的分子密度和分子平均間距,如果間距增加了,那凈作用力為吸引力,也就是張力;如果間距減小密度增加,精作用為斥力。在液體表面,有動態(tài)的蒸發(fā),和凝聚現(xiàn)象,這樣進進出出導致液面附近分子不夠致密,平均距離增加,所以液面有表面張力。 在固液界面上,固體不論受到什么力它是固體,晶格可以形變但分子不能離位,不討論它。在液體來說,界面對面不是蒸汽不是空氣不是真空,而是很密集的固體分子。如果固體分子和液體親和,那就是說固體對液體是吸引作用,液體收到吸引就壓縮,液體的密度比液體內(nèi)部略高,間距偏小,液體分子之間是凈斥力!這個斥力和固體的引力平衡,保持了界面附近的平衡。 沿著固液界面一路到邊,突然液體沒了,說好的斥力爽約了,固體的吸引仍然在,所以液體就沿著固體表面爬出去;雖然斥力爽約了,但是上邊的張力出現(xiàn)了,這個張力乘cos θ 后取代了‘沒出現(xiàn)的斥力’,和固體的引力對抗,達成了新平衡。 固液界面行為是‘相互作用’,有一定選擇性,不是固體和液體的各自獨立性質(zhì)的比較。界面行為也不涉及化學鍵,而是那幾種分子間或者基團之間作用的體現(xiàn),作用弱,距離遠,沒有鍵的那種飽和性。界面角和大氣壓沒有直接關系,線是沒有寬度,或者寬度很窄的,既然沒有面積,那就沒有壓強作用的地方。壓強和溫度一起影響界面附近的蒸汽壓,蒸汽分子密度,從而間接影響張力。 |

新蟲 (正式寫手)
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