錶面張力(surface tension)和錶面能(surface energy)的區別
主要區別-錶面張力與錶面能
錶面張力和錶面能是組成材料的分子間作用力的測量值。由於這些分子間的作用力，液體錶面總是被向內拉。如果要拉伸錶面，就必須剋服分子間的作用力。液體錶面的張力和拉伸該錶面所需的功可以測量：這些測量值對應於錶面張力和錶面能。錶面張力和錶面能之間的主要區別在於，錶面張力測量的是每單位長度錶面的力，而錶面能測量的是每單位面積拉伸錶面所需做的功。
什麼是錶面張力(surface tension)？
考慮容器中的液體樣本。液體是由組成液體的分子之間的內聚分子間作用力結合在一起的。容器內的一個分子被周圍的其他分子拉向各個方向。然而，如果你考慮上錶面的分子，它們下麵的分子仍然在把它們拉下來，但是上面沒有液體分子可以把它們拉上來。這意味著在這些分子上有一個凈向下的力。結果，液體的整個錶面被向內拉。當液體自由時，正是這種作用在錶面上的內向力使它們形成大致呈球形的液滴。
Molecules on the surface of a liquid are exposed to cohesive forces from below them. This makes liquid surfaces to be pulled inward.
Surface tension causes water to form roughly spherical droplets.
The surface of the liquid acts like a membrane under tension. Surface tension can be quantified as the force acting per unit length of the surface:
Here, the force acts parallel to the liquid surface and is the length over which the force acts. For instance, imagine pulling a film of liquid and stretching it. This is shown in the diagram below:
Surface tension on a film of liquid
Here, the force pulls on the membrane shown in dark blue, stretching the liquid film. Since there are two surfaces in the film (top and bottom surfaces), the total length is . This means that for this film,
什麼是錶面能(surface energy)？
Due to the intermolecular forces between molecules, work needs to be done on a surface in order to stretch it. The surface gains an amount of energy equal to the work that was done on the surface. Surface energy refers to the amount of energy required per unit area to stretch it. For the film of liquid above, suppose the membrane is pulled through a distance . Then, the work done is . The increase in the surface’s area is given by . So, the surface energy is given by:
錶面張力(surface tension)和錶面能(surface energy)的區別
它測量什麼
錶面張力測量平行於每單位長度錶面施加的力。
錶面能測量每單位面積建立新錶面所需的能量。
Image Courtesy
“Wasser in Tropfen und an der Phasengrenze” by User:Booyabazooka (Own work) [Public Domain], via Wikimedia Comm***
“此圖說明瞭增加錶面積所需的力……”作者：Rudolf.hellmuth（自己的工作）[CC by-SA 3.0]，透過Wikimedia Comm***（修改）
“荷葉上的水滴”作者：aotaro（自己的作品）[CC by 2.0]，透過flickr
- 發表於 2021-06-27 09:24
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