表面張力原理

液體表面一般表現(xiàn)出收縮基表面積的傾向，如呈橢球形的雨滴（重力場(chǎng)影響）、毛細(xì)管口的水滴、夏天早晨草上的露珠、玻璃板上的汞球，這是因?yàn)樵诘荣|(zhì)量（即等體積）的液體所呈現(xiàn)的各種形狀中，以球體的表面積zui小。

觀測(cè)表面張力zui典型的實(shí)驗(yàn)是皂膜實(shí)驗(yàn)。如ABCD為一金屬框架，CD為可動(dòng)邊，邊長(zhǎng)為L(zhǎng)。若剛從皂液中提起這個(gè)金屬框，可觀察到CD邊會(huì)自動(dòng)收縮。要維持CD邊不動(dòng)，則須施加一適當(dāng)外力f。可CD邊受到一個(gè)與力f大小相等、方向相反的力的作用。           f=r×2L         

式中，“2"是因?yàn)橐耗び泻穸龋袃蓚€(gè)面；r為比例系數(shù)，稱為表面張力系數(shù)，簡(jiǎn)稱表面張力。

表面張力是指在液面上（對(duì)彎曲液面是在液面的切面上）垂直作用于單位長(zhǎng)度上的是表面積收縮的力，單位為N·m^-1（牛頓·米^-1）或mN·m^-1（毫牛頓·米^-1）。

力有三要素：作用點(diǎn)、方向、大小。對(duì)表面張力，作用點(diǎn)是在表面上，若為彎曲面，則在切面上；使表面積收縮體現(xiàn)了方向；大小是單位長(zhǎng)度上的力。但要注意，對(duì)表面張力，作用點(diǎn)應(yīng)是作用線，它是作用在單位長(zhǎng)度上的力，實(shí)際上是二維空間的壓力的概念。

關(guān)于表面張力的方向，燒杯中的水，在其表面上任一位置取單位長(zhǎng)度，或取一個(gè)圓。由圖可見(jiàn)，平液面單位長(zhǎng)度的兩個(gè)方向都有表面張力，大小相等，方向相反，互相抵消；在平液面上任取一圓，其周圈上的切線取單位長(zhǎng)度，各個(gè)方向都有，且大小相等，合力也為零。管口上的液滴，重力G的作用使液滴表面積增加，而表面張力從相反方向使液滴表面積收縮，這是彎曲液面，該表面張力的方向在管口周圍的各個(gè)方向切面上。