表面張力大揭秘

什么是表面張力？我們一起來揭秘。

分子或原子的近“煩”遠(yuǎn)“想”

我們知道，物質(zhì)是由分子或原子構(gòu)成的，而且分子或原子間是有距離的。在物質(zhì)內(nèi)部，分子或原子間的距離保持穩(wěn)定，稱為平衡位置。距離如果近了它們就相互排斥，如果遠(yuǎn)了就相互吸引。比如，我們用手上下壓鉛筆，能感覺到鉛筆好像也在向相反方向排斥手，就是因?yàn)殂U筆內(nèi)部分子間的距離在手的壓力作用下變小，表現(xiàn)出斥力。反過來，用手左右拉鉛筆，也會(huì)感覺到鉛筆向中間的收縮力，這是因?yàn)殂U筆內(nèi)部分子間的距離在手的拉力作用下變大，表現(xiàn)出引力。

交界處的“留戀”

回到之前外福來他們玩兒的水。常態(tài)下，在水的內(nèi)部，每個(gè)水分子都處于平衡位置。在水和空氣的交界處（科學(xué)家通常稱為表面層）水分子比較稀疏，分子間的距離變大，表現(xiàn)出引力，這個(gè)引力就是水的表面張力。在表面張力的作用下，表面層的水分子“手拉手”相互吸引，就像用一層薄膜包住了水面一樣。這就是“水杯已滿，應(yīng)溢不溢”的秘密。

水珠為啥是個(gè)“球”？

你留意過清晨葉片上的露珠或水龍頭上懸垂的水珠嗎？為什么它們都是球體？這還是水的表面張力的功勞。

假如水珠不是球體，而是正方體，我們可以先分析正方體一個(gè)面上水分子的運(yùn)動(dòng)情況。內(nèi)部的水分子上下左右受到的力相互抵消，位置不會(huì)發(fā)生變化。頂點(diǎn)的水分子只受到內(nèi)部分子對(duì)它的引力，進(jìn)而向內(nèi)運(yùn)動(dòng)，然后帶動(dòng)周圍的水分子也向內(nèi)運(yùn)動(dòng)，產(chǎn)生向內(nèi)收縮的趨勢(shì)，使正方體的平面變成弧面。因?yàn)樵谙嗤w積下，球體是表面積最小的幾何體，不能再收縮了，因此水珠也就維持在了球體的狀態(tài)。

橢球體還是圓球體？

“不對(duì)呀，我看露珠、水珠都不是足球籃球那樣的標(biāo)準(zhǔn)圓球體，而是不規(guī)則的球體。”外福來提出了疑問。

大家不要忘了，我們生活在地球上，所有物體還受到豎直向下的重力的影響，圓球狀的水珠也就變得不規(guī)則了。如果在微重力環(huán)境下，橢球體會(huì)變回圓球體嗎？實(shí)驗(yàn)證明會(huì)的。中國航天員王亞平曾在“天宮課堂”中向我們展示過一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)水球的誕生。