表面張力的現象與成因

表面張力是使液體表面像一張薄板的特性，因此昆蟲可以在水面上行走，也使得小物體，甚至金屬如針頭，刀片，或錫箔碎片，可以漂浮於水面上，另外，它也是 ... Wednesday10thAugust2022 10-Aug-2022 人工智慧 化學 物理 數學 生命科學 生命科學文章 植物圖鑑 地球科學 環境能源 科學繪圖 高瞻專區 第一期高瞻計畫 第二期高瞻計畫 第三期高瞻計畫 綠色奇蹟－中等學校探究課程發展計畫 關於我們 網站主選單 表面張力(SurfaceTension)的現象與成因 台中縣常春藤高級中學李品慧教師/國立彰化師範大學物理系洪連輝教授責任編輯 表面張力是使液體表面像一張薄板的特性，因此昆蟲可以在水面上行走，也使得小物體，甚至金屬如針頭，刀片，或錫箔碎片，可以漂浮於水面上，另外，它也是毛細現象的成因。

如果不考慮表面張力，將無法解釋許多物理和化學液體的特性，它控制小質量液體可以產生的形狀，以及液體與另一物質之間的接觸角。

應用牛頓物理學來分析表面張力所造成的力，可精確地預測許多人們司空見慣的液體特性，此外，也可應用熱力學分析相同的力，更進一步地預測液體其他更細微的特性。

表面張力的成因為液體分子與其他不同分子間的吸引力。

液體內部，每個分子被各方向的鄰近分子以同樣大小的力吸引著，因此淨力為零；然而在液體表面，液體分子被下方的液體分子拉向內，但沒有被其他鄰近介質（可能為真空、空氣或其他液體）拉緊，因此所有表面的分子主要皆受到向內的吸引力，唯一能抗衡的只有壓縮液體時產生的阻力，此向內的拉力削減表面積，使液體的表面就像拉長的彈性膜，而液體盡可能地拉緊自身直到擁有最小表面積。

另一種說法為，與鄰近分子接觸的分子能量狀態低於未與鄰近分子接觸的分子，鄰界的分子比起內部分子擁有較少的鄰近分子，因此處於較高的能量狀態，為了降低能量狀態，液體必須減少表面積以減少鄰界分子。

[1][2] 液體的表面會盡量呈現最平滑的形狀以達到表面積最小化（數學上證明，依據歐拉-拉格朗日方程式，平滑曲線可將表面積最小化），任何彎曲的表面會產生較大的表面積而有更高的能量，因此表面會將其推回以減少彎曲，就像被推上山的球會被推回以減少重力位能。

參考資料 http://en.wikipedia.org/wiki/Surface_tension 參考書目 [1]Pierre-GillesdeGennes,FrançoiseBrochard-Wyart,DavidQuéré(2002).CapillaryandWettingPhenomena—Drops,Bubbles,Pearls,Waves.Springer.ISBN0-387-00592-7. [2]White,HarveyE.(1948).ModernCollegePhysics.vanNostrand.ISBN0442294018. Tags:SurfaceTension,液體表面張力,液體表面張力與毛細現象 前一篇文章下一篇文章 您或許對這些文章有興趣 目前世界上最精準的時鐘－光晶格光頻原子鐘在低溫環境下的突破 [講座]物理大師演講─楊振寧 [影音]CASE【百秒說科學】微中子系列 【2014諾貝爾物理獎特別報導】藍光─把嶄新的光明帶到世界的角落 [演講]2014諾貝爾獎物理獎得主中村修二：嶄新光明大道 費米-狄拉克分布 [影音]CASE電影講座：星際效應，有影無？ 【2014諾貝爾物理獎】照亮世界的嶄新光芒 發表迴響Cancelcommentreply 你的電子郵件位址並不會被公開。

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