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小木虫论坛-学术科研互动平台 » 专业学科区 » 物理 » 基础物理 » 试管中液体表面凸凹性的困惑
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bob1992a

木虫 (小有名气)

[求助] 试管中液体表面凸凹性的困惑

表面张力，是液体表面层由于分子引力不均衡而产生的沿表面作用于任一界线上的张力。通常，由于环境不同，处于界面的分子与处于相本体内的分子所受力是不同的。在水内部的一个水分子受到周围水分子的作用力的合力为0，但在表面的一个水分子却不如此。因上层空间气相分子对它的吸引力小于内部液相分子对它的吸引力，所以该分子所受合力不等于零，其合力方向垂直指向液体内部，结果导致液体表面具有自动缩小的趋势，这种收缩力称为表面张力。（百度百科里抄过来的，有点长不要见怪哈~）
    表面张力决定了液体和固体接触时，会出现两种现象：不浸润和浸润现象。
    水银掉到玻璃上，是呈现出球形，也就是说，水银与玻璃的接触面具有收缩趋势，这种现象为不浸润。而水滴掉到玻璃上，是慢慢地沿玻璃散开，接触面有扩大趋势，这种现象为浸润。
     我的问题来了：既然前面已经说过像水这种液体对玻璃是浸润的，液体表面会呈现凹状，其形成机理是什么？由原来的平面圆形到现在的球面的一部分，表面积并没有缩小，反而变大了不是么？？欢迎从受力的角度给与解释
     希望有真正理解此问题的高手不吝赐教，用自己的语言回答，不要把那千篇一律的标准答案往上面帖了 ，那种帖子我都看了几十遍了，关键的东西还是没明白。
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1楼 2013-04-04 13:08:55
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leongoall

专家顾问 (知名作家)

P-M-I之初生牛犊

【答案】应助回帖

引用回帖:
9楼: Originally posted by bob1992a at 2013-04-07 12:27:23
气流不会因液体的属性而发生改变不是么？那把水银放在试管里（假象）他就会形成凸面，请问怎么解释呢？...

这就跟液体本省的表面张力属性有关了啊，对于水银来说，内部分子的斥力是大于空气分子对其的斥力，所以表现成凸面啊！
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趁年轻，多折腾！曾年轻，折腾过？！
10楼2013-04-07 14:03:28
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霁雪

木虫 (正式写手)

【答案】应助回帖

感谢参与，应助指数 +1
夕阳西下: 由原来的平面圆形到现在的球面的一部分，这句话是不是说反了？ 2013-04-04 14:51
“而水滴掉到玻璃上，是慢慢地沿玻璃散开，接触面有扩大趋势，这种现象为浸润”。不见得，干净的玻璃并不亲水。

这个问题，要从表面层的化学势状态来分析，光考虑力不够。不是物理题。
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黑暗是光明的缺乏，但是在纯粹的光明中也和黑暗中一样，什么也看不到！
2楼2013-04-05 02:48:23
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leongoall

专家顾问 (知名作家)

P-M-I之初生牛犊

【答案】应助回帖

★ ★ ★ ★
感谢参与，应助指数 +1
华丽的飘过: 金币+4, 3q 2013-04-06 03:56:28
楼主注意你问的两种情况下的一些不同点：

1. 在水中的水分子所受合力为零，表面的水分子所受吸引力的合力垂直于水面向下，因此会出现球面（边缘高于中心），这并不是指液面收缩，而相反应该是液面比最初的液面要大，可以理解为平衡态下，表面层的水分子为了平衡液体内部水分子的吸引力，需要增大与气体接触的表面积以增大气体分子对表面层的吸引力，此为平衡！
2. 在玻璃表面（一般固体），仍然是平衡态，但这种情况下我觉得应该是固体表面对液滴内的水分子或水银分子的排斥力大于气体分子对水分子的排斥力，而不是上述的吸引力，使得液滴出现中心高于边缘的球面！

个人理解，欢迎拍砖！
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趁年轻，多折腾！曾年轻，折腾过？！
3楼2013-04-05 13:37:09
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bob1992a

木虫 (小有名气)
引用回帖:
3楼: Originally posted by leongoall at 2013-04-05 13:37:09
楼主注意你问的两种情况下的一些不同点：

1. 在水中的水分子所受合力为零，表面的水分子所受吸引力的合力垂直于水面向下，因此会出现球面（边缘高于中心），这并不是指液面收缩，而相反应该是液面比最初的液面要 ...

针对你说的第一条，我们不妨假设出现的球面是中心高于边缘的，同样增加了与气体的接触面积，合受力也指向上，也可以达到平衡，为什么没有出现呢？当然这是所谓的不浸润现象。我认为你的论据只能作为现象的必要条件，现象的产生可以达到这样的效果但并不能解释现象产生的原因，欢迎指正！
第二条我是可以理解的，因为不浸润，所以要减小接触面积，所以会出现珠状。
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4楼2013-04-05 21:46:41
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