物体要怎样才能漂浮在水面上 为什么物体可以漂浮在水面( 二 )


在液体滴(比如水滴)中,或在液体内的气泡里,由于表面张力界面上的压力比液体内部的压力高 。出于同理在肥皂泡内部的压力比外部高 。描写这个压力差的公式是杨-拉普拉斯公式 。
测量
使用环、片、张力表或毛细现象可以测量表面张力 。
人们也可以对悬着的液滴进行光学分析和测量来确定液体的表面张力 。
下面列举了一些测量方法:
挂环法:这是测量表面张力的经典方法,它甚至可以在很难浸湿的情况下被使用 。用一个初始浸在液体的环从液体中拉出一个液体膜(类似肥皂泡),同时测量提高环的高度时所需要施加的力 。
威廉米平板法:这是一种万能的测量方法,尤其适用于长时间测量表面张力 。测量的量是一块垂直于液面的平板在浸湿过程中所受的力 。
旋转滴法:用来确定界面张力,尤其适应于张力低的或非常低的范围内 。测量的值是一个处于比较密集的物态状态下旋转的液滴的直径 。
悬滴法:适用于界面张力和表面张力的测量 。也可以在非常高的压力和温度下进行测量 。测量液滴的几何形状 。
最大气泡法:非常适用于测量表面张力随时间的变化 。测量气泡最高的压力 。
滴体积法:非常适用于动态地测量界面张力 。测量的值是一定体积的液体分成的液滴数量 。
数值
水在20摄氏度时的表面张力为0.073N/m 。一下数据也都是20°C时的测量数据:
液体 表面张力
mN/m
丙酮 23,3
苯 28,9
乙醇 22,55
n-己烷 18,4
甲醇 22,60
n-戊烷 16,0
聚乙烯 36,1
聚醚酮 46,0
聚四氟乙烯 22,5
汞 476
水 72,75
相对而言水的表面张力相当高,只有汞的表面张力要高得多 。水的表面张力随温度T变化的经验近似方程为:
与温度和成分的关系
表面活性剂降低表面张力 。这个效应可以描写为一个相对于表面张力相反的平行压π 。不过π并不是真的压力,它的单位与表面张力相同 。
液面附近的空气中的液体蒸汽压已达到饱和,假如有其它蒸汽渗入的话表面张力会改变很大 。
一般表面张力随温度升高而降低 。在临界点其值下降到0 。描写这个关系的是约特弗斯公式 。
历史
1629年表面张力这个概念第一次出现,托马斯·杨于1805年、皮埃尔—西蒙·拉普拉斯于1806年、西莫恩·德尼·泊松于1830年和约瑟夫·普拉泰奥从1842年到1868年对表面张力的理论做出了巨大的贡献 。
希望本次解答能对你有所帮助!!
第一个原因是因为浮力,浮力是指物体在流体(包括液体和气体)中,各表面受流体(液体和气体)压力的差(合力) 。公元前245年,阿基米德发现了浮力原理 。浮力的定义式为F浮=G排(即物体浮力等于物体下沉时排开液体的重力) 。
第二个原因是水的表面张力,每个水分子都以种种作用力与周围的水分子相互吸引,这使水凝聚起来,成为液体;但是水面上的水分子没有完整的周围,它们只能和水面下的水分子强烈吸引,而与空气吸引很弱,结果在水与空气的交界上形成了一股指向内部的合力——就是表面张力 。
【物体要怎样才能漂浮在水面上 为什么物体可以漂浮在水面】表面张力指向内部,总是倾向于收缩液体,更准确地说,是减小液体的表面积,荷叶上的露珠因此总是聚成球形 。不同液体分子间的作用力强度不同,所以表面张力也不同 。水分子之间有强大的氢键,所以表面张力格外强,理想状态下,纯水在空气中的表面比钢材还耐拉 。正是因为水的表面张力铁针可以在水面漂浮 。

推荐阅读