物体的表面张力
表面张力实验报告
表面张力实验报告表面张力实验报告一、实验目的1.了解表面张力的概念及计算方法2.掌握不同液体的表面张力测量方法3.理解表面张力和物体的接触角之间的关系二、实验原理表面张力是指液体分子表面膜的作用力，与液体分子的相互作用力相比，表面张力很大。
当液体借助其他液体或固体的作用下处于一定形态时，分子表面成为液面，而液体内部则是相对静止，分子间作用力平衡。
液体几何中心以上的各个部分受到的分子作用力都有平衡态，而液面碰到其他物体的部分，其内部分子作用则不平衡，形成了表面张力。
表面张力可以通过落体法、张力等方法测量。
落体法是指用一根细管吊住一小滴液体进行测量，液滴会受到自身重力、管壁摩擦阻力和空气阻力等力的作用，最后达到一个相对平衡的状态，从而可以通过一定的公式计算出液体的表面张力。
张力法的实验原理是，将两片玻璃或金属相互并拢，中间夹上液体样品，通过液面上升高度和表面张力的关系计算出液体的表面张力。
三、实验器材和试剂实验器材：常温实验室、蒸馏水、较硬的不溶于水的新鲜橙皮、玻璃针管、镊子、皮尺、显微镜(口径高50倍)等。
试剂：蒸馏水、甘油、乙醇、正丁醇。
四、实验步骤1.用显微镜对橙皮的表面进行观察，测试表面凹凸不平的程度，然后选取一小块大小适中的橙皮表面。
2.控制玻璃针管内的升量，让有水的钟面维持一定角度后在橙皮表面上轻轻接触并抽成一小圈限制水滴扩散，当玻璃针管不接触表面时，水滴呈近似半球形，与橙皮之间的接触角为θ。
3.使用镊子和皮尺测量液滴半径r及琼脂柱升高d，计算相对位置差h=d/rR，以及水的表面张力γ。
4.重复以上操作，每种液体均要测试三次，并取平均值，最后得到每种液体的表面张力。
五、实验结果及分析1.液滴的接触角与液体表面张力的关系在本实验中，我们观察到当水接触到橙皮表面时，水滴的表面高度比橙皮表面低了很多，表明水滴在橙皮表面的接触角很小，水分子之间的相互作用很强。
2.不同液体的表面张力表面张力受到分子之间力和温度的影响，实验结果显示水的表面张力为74.155mN/m，甘油、正丁醇和乙醇的表面张力分别为50.2mN/m、30.3mN/m和22.36mN/m。
表面张力的测试方法
表面张力的测试方法
有几种常见的表面张力测试方法，包括：
1、渗透压法。
将浸渍液滴放在物质表面上，观察滴的形状以确定表面张力的大小。
一般来说，表面张力越大，液体滴的形状越接近球形；表面张力越小，滴的形状越平坦。
2、玻璃板法。
将一块均匀涂有液体样品的玻璃板悬挂在某一支架上，然后测量板的下沉深度，通过比较不同样品的下沉深度来确定表面张力的大小。
3、悬垂法。
将一块正方形或长方形的物体悬挂在液体上，并测量物体浸入液体的深度。
通过比较不同物体在相同液体中的浸入深度来确定表面张力的大小。
4、粘度法。
通过测量液体在毛细管中的上升高度或滴下时间来确定表面张力的大小。
一般来说，表面张力越大，液体的粘度越高，上升高度越小或滴下时间越长。
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黏性与表面张力
黏性与表面张力黏性与表面张力：我们周围的世界中充满了各种液体，无论是水、油、牛奶还是汽油，它们在表面上都具有某种特殊的性质，即黏性和表面张力。
本文将探讨黏性和表面张力的定义、原理以及在日常生活和工业中的应用。
首先，我们来了解一下黏性和表面张力的定义。
黏性指的是液体流动时的阻力，也可以说是液体的内摩擦。
黏性较大的液体会更难流动，而黏性较小的液体则会更容易流动。
表面张力是液体表面上的一种力量，使液体表面有某种紧绷的感觉。
表面张力使得液体表面呈现出一种弹性，可以使一些轻质的物体（如昆虫）在液体表面上行走。
接下来，我们来探讨一下黏性和表面张力的原理。
黏性与液体分子内部的相互作用有关，分子间力越强，黏性就越大。
例如，粘稠的蜂蜜就是由于其分子之间的作用力较大。
而表面张力则是由于液体表面的分子间的相互作用力比液体内部的相互作用力要大，因此表面上的分子更倾向于聚集在一起，形成一个拉紧的表面。
黏性和表面张力在日常生活中有许多应用。
首先，黏性对于食物和饮料的流动性具有重要影响。
比如，粘稠的液体如果酱、花生酱等液体的黏性较大，因此会比较难以流动。
在生产过程中，工人可能需要加热液体或者使用搅拌器来改善液体的流动性。
此外，黏性还对于液体的稳定性也有影响，比如在烹饪中加入淀粉或者蛋白质可以使得液体变得更稠，从而改善食物的口感。
表面张力对于许多日常现象也具有重要意义。
例如，水滴在桌面上会呈现圆形，这是因为水分子在表面上形成了一个紧绷的结构。
这种现象也被应用在水净化技术中，通过在水表面放置适量的物质可以实现对水体中杂质的过滤。
此外，一些昆虫和植物也利用表面张力来生存。
例如，水黾靠着表面张力在水上行走，葵花通过表面张力实现叶片的自洁。
在工业中，黏性和表面张力的应用更加广泛。
例如，化工领域常常需要研究液体的黏性特性以设计工艺和设备。
在油田开发中使用黏性物质可以提高原油的采收率。
此外，表面张力也被应用于涂层技术，比如汽车漆和涂料，通过调整液体的表面张力可以改变其吸附性和附着性，从而实现涂层的均匀和耐久性。
材料基本原理名词解释
51、加工硬化－随着变形程度的增加，（位错运动所受到的阻力增大），金属的强度和硬度增加，而塑性和韧性下降，即产生了加工硬化。
52、应变速率－单位时间内的应变，又称变形速度。
53、滑移－晶体在外力的作用下，其一部分沿着一定的晶面和该晶面上的一定晶向，相对于另一部分产生的相对移动。
45 塑性－指金属材料在外力作用下发生变形而不破坏其完整性的能力。
46热塑性变形－金属在再结晶温度以上的变形。
47、张量－由若干个当量坐标系改变时满足转换关系的所有分量的集合。
48 塑性－指固体材料在外力作用下发生永久变形而不被破坏其完整性的能力。
49 简单加载－是指在加载过程中各应力分量按同一比例增加，应力主轴方向固定不变。
11、粗糙界面和光滑界面－从原子尺度上来看，固－液界面固相一侧的点阵位置只有50％左右被固相原子所占据，从而形成一个坑坑洼洼凹凸不平的界面层。粗糙界面在有些文献中也称为“非小晶面”。
光滑界面—从原子尺度上来看，固－液界面固相一侧的点阵位置几乎全部为固相原子占满，只留下少数空位或台阶，从而形成整体上平整光滑的界面结构。也称为“小晶面”或“小平面”。
25沉淀脱氧－是指溶解于液态金属中的脱氧剂直接和熔池中的[FeO]起作用，使其转化为不溶于液态金属的氧化物，并脱溶沉淀转入熔渣中的一种脱氧方式。
26真空脱氧－钢液的熔化过程是在真空条件下进行，利用抽真空降低气相中CO分压来加强钢液中碳的脱氧能力。
27 偏析－合金在凝固过程中发生的化学成分不均匀现象。
33焊接－通过加热或加压，或者两者并用，用或不用填充材料，使两个分离的工件(同种或异种金属或非金属，也可以是金属与非金属)产生原子(分子)间结合而形成永久性连接的工艺工程。
什么叫表面张力和表面能
．什么叫表面张力和表面能 ? 在固态下和液态下这两者有何差别 ?2 ．一般说来，同一种物质，其固体的表面能要比液体的表面能大，试说明原因。
3 ．什么叫吸附、粘附 ? 当用焊锡来焊接铜丝时，用锉刀除去表面层，可使焊接更加牢固，请解释这种现象。
4 ．方镁石的表面能为1000尔格/cm2，如果密度为3.68克/cm3，求将其粉碎为1u颗粒时，每克需能量多少卡 ?5 ．试说明晶界能总小于两个相邻晶粒的表面能之和的原因。
7 ．1克石英在粉碎机中轧成粒度为1u的粉末时，重量增至1.02克，若这是吸附了空气中水分的结果，试求吸附水膜的厚度 ( 假定破碎后颗粒为立方体 ) 。
8 ．真空中Al2O3的表面张力约为900erg／cm2，液态铁的表面张力为1729erg/cm2，同样条件下，界面张力 ( 液态铁—氧化铝 ) 约为 2300erg/cm2，问接触角有多大 ? 液态铁能否润湿氧化铝 ?9 ．表面张力为500erg/cm2的某液态硅酸盐与某种多晶氯化物表面相接触，接触角θ =45 °；若与此氧化物相混合，则在三晶粒交界处，形成液态小球，二面角φ平均为90 °，假如没有液态硅酸盐时，氧化物－氧化物界面的界面张力为 1000dyn/cm ，试计算氧化物的表面张力。
10 ． MgO-Al2O3-SiO2系统的低共熔物，放在 Si3N4陶瓷片上，在低共溶温度下，液相的表面张力为 900erg/cm2，液体与固体的界面能为 600erg/cm2，测得接触角为70.52 °，(1) 求Si3N4的表面张力。
(2) 把Si3N4在低共熔温度下进行热处理，测得其腐蚀的槽角为123.75 °，求Si3N4的晶界能。
(3) 如果把 20 ％的低共熔物与Si3N4粉末混合，加热到低共溶温度下，试画出由低共熔物与Si3N4混合组成的陶瓷显微结构示意图。
复习提纲1 ．基本概念：表面、晶界、相界、弛豫表面、重构表面、黏附、润湿、吸附2 ．固体是如何降低系统的表面能的，为什么相同组成的固体的表面能总是高于液体的表面能；3 ．固体的表面力场的分类和本质，晶体的表面结构特点，表面粗糙度、表面微裂纹对表面力场的影响；4 ．固体的界面行为对固体表面结构和性质的影响；粗糙表面的润湿行为；1 、解：表面张力：垂直作用在单位长度线段上的表面紧缩力或将物体表面增大一个单位所需作的功；σ=力/总长度N/m表面能：恒温、恒压、恒组成情况下，可逆地增加物系表面积须对物质所做的非体积功称为表面能；J/m2 =N/m液体：不能承受剪应力，外力所做的功表现为表面积的扩展，因为表面张力与表面能数量是相同的；固体：能承受剪切应力，外力的作用表现为表面积的增加和部分的塑性形变，表面张力与表面能不等。
物体表面张力与液体接触角
物体表面张力与液体接触角物体表面张力和液体接触角是物理学中的两个重要概念，它们直接影响着液体在物体表面的行为，对于我们日常生活中的许多现象和工业应用有着重要的作用。
首先，我们来了解一下物体表面张力是什么。
物体表面张力是指液体分子在液体表面上受到的内力。
液体分子之间存在引力，而液体的表面上的分子受到的引力不平衡，使得表面呈现出一定的张力。
这种张力使得液体表面呈现出紧绷的状态，使得液体呈现出球形的形状。
物体表面张力的大小与液体的种类和温度有关。
不同种类的液体具有不同的表面张力。
例如，水的表面张力较大，所以我们常常看到水滴呈现出圆球状。
而温度的变化也会影响物体表面张力，一般来说，温度越高，物体表面张力越小。
接下来，我们来了解一下液体接触角。
液体接触角是指液体与物体表面接触时，液体分子与物体表面法线之间的夹角。
液体接触角的大小决定了液体在物体表面的展开程度。
当液体与物体表面接触时，如果液体接触角较小，即液体分子与物体表面较为紧密地接触，我们称之为“喜润现象”；如果液体接触角较大，即液体分子与物体表面接触较少，我们称之为“不润现象”。
液体接触角的大小与物体表面的性质和液体的种类有关。
不同物体表面的接触角是不同的，有的物体表面具有亲水性，即易被水润湿，接触角小于90度；有的物体表面则具有疏水性，即不易被水润湿，接触角大于90度。
物体表面张力和液体接触角在许多日常现象和工业应用中起着重要的作用。
举个例子来说，我们常常看到水滴在莲叶上滚动，这是因为莲叶表面具有疏水性，水滴在莲叶表面上滚动时能够减小液体与表面之间的摩擦力，从而表现出滚动的行为。
另外，物体表面张力和液体接触角也在涂料工业、纺织工业等领域有重要应用。
总结一下，物体表面张力和液体接触角是物理学中的两个重要概念。
物体表面张力指的是液体表面上分子受到的内力，决定了液体呈现出球形的形状；液体接触角指的是液体与物体表面接触时液体分子与物体表面法线之间的夹角，决定了液体在物体表面展开的程度。
表面张力和表面能 课件
在大气污染控制中，表面张力用于颗粒 物的沉降和去除，从而降低大气中的颗 粒物浓度。例如，在湿法脱硫中，表面 张力用于控制液滴的粒径和分布，从而
提高脱硫效率。
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表面张力的物理意义
表面张力是液体表面所具有的 一种特性，它反映了液体表面 分子间相互作用的强弱。
表面张力决定了液体表面的形 状、大小以及液滴的形状和稳 定性。
表面张力在许多物理现象中起 着关键作用，如毛细现象、润 湿现象、气泡形成和破裂等。
表面张力的影响因素
温度
温度升高，表面张力降低；温 度降低，表面张力增大。
阳能电池板的效率。
在燃料电池的液态水管理中，表 面张力用于控制水分的分布和迁 移，从而影响燃料电池的性能和
寿命。
在环境保护中的应用
表面张力和表面能在环境保护中也有着 重要的应用，如水处理、大气污染控制
、土壤修复等。
在水处理中，表面张力用于控制水的表 面张力，从而提高水处理的效率。例如 ，在超滤膜过滤中，表面张力用于控制
在石油工业中，表面张力用于油水分离、油泥清洁等，以提高采收率和 生产效率。
在化学工业中，表面张力用于化学反应的速率控制、化学物质的分离和 提纯等。
在能源开发中的应用
表面张力在能源开发中也有着重 要的应用，如太阳能电池板的清 洗、燃料电池的液态水管理、核
反应堆的冷却剂管理等。
在太阳能电池板的清洗中，表面 张力起着重要作用，清洗剂的选 择和清洗工艺的优化可以提高太
物质种类
不同物质具有不同的表面张力 ，同一物质在不同温度和压力 下也具有不同的表面张力。
压力
压力对表面张力影响较小，但 在高压下也会引起表面张力的 变化。
固体表面张力和液体表面张力的不同
固体表面张力和液体表面张力的不同
物理学中有许多概念，如静电力、张力等，今天我们就将讨论表面张力这一概念。
表面张力是指在一个表面上施加的化学及物理力，其能够使表面更加紧密，向四周形成一种压力。
可以分为固体表面张力和液体表面张力。
首先，固体表面张力是指当表面上有质量施加的时候物体的表面之间的反应力，它能抗拒体积的改变。
固体表面张力的大小与液体的精细度有关，一般情况下，材料的表面更细腻，表面张力就会更大，例如，蜡烛表面被熔融以后表面张力会减小。
接下来，液体表面张力指的是液体表面之间的作用力，也就是说，当物体接触液体表面，液体会朝重力的方向形成一定的压力。
相比固体表面张力，液体表面张力会更小，一般都在水的表面自由能中出现，它是由分子间作用力产生的表面张力。
通过比较可以发现，固体表面张力和液体表面张力有很多不同，其中最明显的就是两者的大小不同了：液体表面张力一般会比固体表面张力要小。
此外，固体表面张力主要与材料的精细度有关，而液体表面张力则是由分子间作用力产生的。
总而言之，固体表面张力和液体表面张力有很多不同，由于它们的特性影响着物质的化学及物理性质，因此，掌握它们的性质对我们理解物理有很大的帮助，因此应慎重研究表面张力。
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1、物体的表面张力
液体内部任一分子受到4面分子力大小平衡，合力为另
液体表面分子受到其相内分子的作用力较外部大，表面分子受到一个向内收缩的力既表面张力
2、湿润现象
液体对固体的湿润主要取决于液体-固体-液体的分子吸引力。
当液体-固体之间的分子吸引力大于液体自身的分子吸引力，产生湿润。
改变固体的表面状态即表面张力，就能改变湿润程度。
3、极性或非极性聚合物
分子中原子核正电荷和电子负电荷的作用中心可能不重合，其距离为偶极矩。
形成极性基团。
不同的极性分子，其分子偶极矩不等，所表现的极性强度不同
μ=0.0 非极性分子：聚乙烯（PE）、聚炳烯（PP）
μ<0.5 弱极性分子：聚笨乙烯（PS）
μ>0.5 极性分子：聚氯乙烯（PVC）
μ>0.7 强极性分子：聚酯（PET）
4、非极性聚合物具有较低的表面张力。
5、临界表面张力：塑料表面恰好被液体完全湿润时，该液体的表面张力。
常见塑料临界表面张力一览表
6、塑料薄膜的印刷性及可加工性
（1）、印刷：凹版印刷为主、多用于PE、PP、PET、PVC等
一般要求表面张力38dyn/cm以上
（2）、复合：干式复合为主、多用于PE、PP、PET、PVC、PVDC、PA、等一般要求表面张力38dyn/cm以上
（3）、镀铝：高阻隔复合软包装材料、多用于PP、PET等等
一般要求表面张力38dyn/cm以上
7、当前提高表面张力办法
（1）、电晕处理
（2）、化学处理
8、电晕处理的原理：
（1）、电冲击或击穿：在高压电场下对薄膜进行强有力的冲击，使薄膜表面起毛，变得粗糙，增加表面积，产生湿润效果。
物理作用的解释。
（2）、高压电场下，空气中的氧气变成臭氧—氧气+氧原子。
氧原子的氧化剂作用使薄膜表面分子极性增大。
高倍数放大镜下，薄膜表面变得毛糙。
9、存在问题
（1）、电晕处理表面张力的不均匀性（有高有低、成片或成段）
（2）、电晕处理表面张力的随时间衰减性（随时间而下降）
（3）、电晕处理表面张力对薄膜表层造成物理性强度下降（有些应用在高于48mN/m后表面可加工性反而下降）
（4）、无法进一步得到表面张力更高（58mN/m以上）的薄膜。
、常发生无法解释的因表面张力问题导致的产品质量事故。
10、化学处理的原理
（1）、在薄膜表层涂布一层化学物质（也叫底层），这层化学物质改变了薄膜表面的化
学构成，而且不随时间变化。
（2）、化学处理后薄膜表面张力的大小同化学涂层有关系。
（3）、化学处理薄膜彻底地解决了电晕处理存在的不均匀、衰减性、表面强度下降、表面张力低等问题。
10、化学处理膜的发展
（1）、美国市场的发展
（2）、国内佛山杜邦
11、化学处理薄膜的市场
（1）、原来用电晕处理薄膜的传统市场---进一步巩固
（2）、对特殊要求薄膜表面张力的市场---水基油墨、水基粘合剂
（3）、对薄膜有双面表面（电晕处理）张力要求的市场。