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[转载]液体有趣的属性-粘度和表面张力

2019-03-05 23:09阅读：

http://blog.sina.cn/dpool/blog/u/1663719765

转载自百家号作者：定墨谈高中化学

粘度（Viscosity）：有些液体，如糖浆和机油，流动速度很慢；有些液体，如水和汽油，流动起来却很容易。液体对流动的阻力称为粘度，液体的粘度越大，流动越慢。粘度可以通过测定液体在垂直管道中流动的时间来衡量(见下图)。粘度也可以通过测量钢球在液体中的下落速度来确定。随着粘度的增加，小球下降得更慢。
[转载]液体有趣的属性-粘度和表面张力两种不同粘度的液体
粘度与液体分子间相互作用的难易程度有关。这取决于分子之间的吸引力，以及分子的形状，这些因素决定是否会使它们纠缠在一起(长分子会像面条一样纠缠在一起)。对于烃类一系列相关的化合物，粘度随分子量的增加而增加，如下表所示。
[转载]液体有趣的属性-粘度和表面张力常见烷烃物质的粘度
r> 粘度的SI单位是kg/m·s。对于任何的物质，粘度随温度的升高而降低。例如：辛烷的粘度在0时为7.06*10^-4kg/m·s和在100时为4.33*10^-4kg/m·s。在较高的温度下，分子的平均速度大于分子间的吸引力。
表面张力（Surface Tension）
水的表面表现得几乎像有弹性的皮肤，就像某些昆虫在水上行走的能力所决定的那样。这种行为是由于液体表面的分子间力的不平衡造成的。如图所示，内部的分子在各个方向上的吸引力是相等的，但是表面的分子受到的是合力。这种合力会把表面分子拉向内部，从而减少表面积，使表面上的分子紧密地聚集在一起。
[转载]液体有趣的属性-粘度和表面张力表面张力中分子变化

表面张力是液流体表面的弹性趋势，使其获得尽可能小的表面积。表面张力使昆虫(例如水蜘蛛)非常简单在水面上行走，甚至可以能够在水面上奔跑。因为球体的体积表面积最小，所以水滴几乎呈球形。这就解释了当水接触非极性分子组成的表面时，如荷叶或新上蜡的汽车时，水会有聚集的倾向。
在液-气界面，表面张力的产生是由于液体分子之间的相互吸引(由于内聚力)大于空气中的分子(由于粘附)的净效应，是在液体表面产生的一种内力，它使液体表现得好像它的表面被拉伸了的弹性膜所覆盖。因此，表面在不平衡力的作用下产生张力，这就是“表面张力”一词的由来。
测量膨胀液体表面积所必须克服的净内力的方法是由液体的表面张力决定的。表面张力是使液体在单位表面积所提供的能量。例如：在20中水的表面张力为7.29*10^-2J/m2，这意味着必须在表面积为1m^2的水面上可以提供7.29*10^-2J能量。
水的表面张力很大，因为它有很强的氢键。汞的表面张力甚至更高4.6*10^-1J/m2，这是汞原子间更强的金属键的原因。因为相对较高的吸引力对彼此的水分子通过氢键链接，水的表面张力比大多数其他液体来得高，表面张力是毛细现象的一个重要因素。
将类似分子相互结合的分子间力，如水中的氢键，称为内聚力（cohesive forces），将物质与表面结合的分子间力称为粘附力（adhesive forces）。放在玻璃管里的水会附着在玻璃上，因为水和玻璃之间的粘附力大于水分子之间的内聚力，水的液面曲面由此就是凹面—一个U型。然而，对于水银来说，情况就不同了。汞原子可以彼此成键，但又不能与玻璃形成键。因此，内聚力比粘附力大得多，汞的液面曲面是凸面—就像一个倒置的U型。
[转载]液体有趣的属性-粘度和表面张力不同表面张力下水和汞在玻璃中表现
当一个小直径的玻璃管或毛细管（capillary action）被放在水中，水会在管中上升。液体在非常狭窄的管道中上升被称为毛细现象，液体和管壁之间的粘附力会增加液体的表面积。液体的表面张力倾向于减小面积，从而将液体拉上管道。液体向上爬升，直到重力作用在液体上，平衡了粘结力和粘结力。毛细管作用有助于水和溶解的营养物质通过植物向上移动。

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