五彩缤纷的肥皂泡泡飘在空中,相当美丽.你是否知道为什么肥皂可以吹泡泡,但普通的自来水就不行呢?
首先,我们必须明确液体主要是由很多液体分子所组成的.在液体表面有一种张力,尽管叫“张”力,它却可以让液体分子靠得更紧.我们在吹泡泡时,肥皂水的张力就可以使泡泡那层薄薄的液体膜不破碎,并且紧紧地裹住里面的空气.因为受到表面张力的作用从而使得泡泡内部的空气比外面的大气压大.因此肥皂泡吹好后,它就会自动慢慢向外扩张,一直到破碎消失.溶液表面张力越大,吹入的空气量就会越多,泡泡的体积也就会越大.
肥皂的成分大多是硬脂酸盐,它是一种相当大的有机分子,而且比水分子大许多.有了肥皂的成分以后,液体分子之间的引力就会很大.由于硬脂酸盐分子“身大力不亏”,因此肥皂水的表面张力通常要比水分子的表面张力大许多.当我们把空气吹进肥皂水时,空气尽管挤占了相当大的空间,可是硬脂酸盐分子长长的“胳膊”仍然紧紧地挽在一起.只要张力还可以抵抗内部空气压力,肥皂泡就不会破碎.反之,对于表面张力相当小的水分子,根本不可以抵抗大气压力,从而无法形成泡泡.
假如我们向肥皂水里加些糖,因为糖也是有机大分子,而且比硬脂酸盐分子的结合力还要大.因此加过糖的肥皂水具有更大的表面张力,可以吹出很大的泡泡.假如我们向肥皂水里加些醋,醋里所含的醋酸就会与硬脂酸盐分子反应,从而使肥皂水表面张力变小,还可以吹出较小的泡泡.
多相体系中相之间存在着界面.习惯上人们仅将气-液,气-固界面称为表面.
通常,由于环境不同,处于界面的分子与处于相本体内的分子所受力是不同的.在水内部的一个水分子受到周围水分子的作用力的合力为0,但在表面的一个水分子却不如此.因上层空间气相分子对它的吸引力小于内部液相分子对它的吸引力,所以该分子所受合力不等于零,其合力方向垂直指向液体内部,结果导致液体表面具有自动缩小的趋势,这种收缩力称为表面张力.将水分散成雾滴,即扩大其表面,有许多内部水分子移到表面,就必须克服这种力对体系做功——表面功.显然这样的分散体系便储存着较多的表面能.
表面张力是物质的特性,其大小与温度和界面两相物质的性质有关.
