你好很高兴解答你的,为什么物体可以漂浮在水面?
与物体的密度有关,当密度大于水的密度的时候,物体下沉,反之则上浮,第一根物体的密度有关,如果密度小于水就能飘浮起来
第二对绣花针之类的东西,明明密度比水大还是能飘起来的,是因为水的表面张力作用 。
液体表面会维持一个“界面”这个界面是由液体表面张力维持的,你可以想象水的表面覆盖着一层“水皮”只要你物体的重量不足一损伤这层水皮就不会沉下去,就像孩子们玩的蹦蹦床一样 。当然,如果你的绣花针是湿的那绣花针表面的水就会和水皮融合,铁定就飘不起来了.
水是由许许多多的水分子组成的 。水表面的水分子紧紧靠拢在一起,有一种相互吸引的力,这就是水的表面张力 。
表面张力是一种物理效应,它使得液体的表面总是试图获得最小的、光滑的面积,就好像它是一层弹性的薄膜一样 。其原因是液体的表面总是试图达到能量最低的状态 。
广义地所有两种不同物态的物质之间界面上的张力被称为表面张力 。表面张力的符号是σ或γ,单位是牛顿/米 。
效应
一些昆虫如水黾可以利用表面张力在水面上爬行,非常扁的物体如剃须刀片或铝膜也可以通过表面张力浮在水面上 。
在表面张力高的情况下水不易浸湿物体,它会从物体表面反弹 。洗衣粉的作用之一就是降低水的表面张力 。
定义
要扩大一个一定体积的液体的表面,那么需要向这个液体作功 。表面张力的定义为在扩大一个液体的表面时所作的功除以被增大的面积 。因此表面张力也可以被看作是表面能的密度 。
热力学定义
热力学对表面张力的广义定义为:
表面张力σ是在温度T和压力p不变的情况下吉布斯自由能G对面积A的偏导数:
吉布斯自由能的单位是能量单位,因此表面张力的单位是能量/面积 。
成因
表面张力是由组成一个物态的分子和原子之间的吸引力 。表面或物态之间的界面可以被近似地看作是一个切面,而表面张力则可以被看作是每个面积单位上的未满足的化学价的能量 。对宏观系统来说表面张力与表面的形状无关 。
这个解释是一个比较简化的解释,它也可能会造成误会 。
模型正确的地方
表面张力是由物态内部的吸引力导致的,拿液体为例,液体内部分子之间的吸引力一般比气体中分子之间或气体与液体之间的分子之间的吸引力要大 。
表面张力的起因实际上是界面所造成的不对称 。
当心误解
表面张力是一个位于表面内的力,而不是一个施加于表面上的力 。表面张力不一定垂直于表面 。
一般来说一个物态内部的原子或分子在稳定的状态下即受到吸引力又受到互相之间的排斥力 。两种力平衡 。在这种状态下原子或分子之间的平均距离大致相同 。在模型中为了简略起见没有提到排斥力,但假如缺乏排斥力的话,那么原子或分子就会被吸引力加速而更加紧密 。由于表面的原子或分子受到的界面对面的排斥力比较小,因此界面的原子或分子之间的距离比内部的原子或分子之间的距离大,这里的原子或分子的密度比较小,相对于物态内部而言其原子或分子的能量比较高,而这个能量的增高就表面张力的原因 。
表面张力是一个内力,即使在平衡的状态下表面张力也存在 。比如假如一个物质的气态和液态同时平衡存在的情况下,则两态之间的边界不变动,也就是说,在界面上没有垂直于界面的力存在 。
后果
表面张力促使液体缩小其表面面积,来减少未满足的化学价 。由于球面是同样体积下面积最小的体,因此在没有外力的情况下(比如在失重状态下),液体在平衡状态下总是呈球状 。
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