私たちの日常生活では、雨が降ると水滴が落ちずに枝に垂れ下がり、水面がカップの口より少し高くなっても溢れず、これらはすべて表面張力の結果です。水の表面張力の原理を学びましょう。
水の表面張力の現象
水などの液体には、表面をできるだけ収縮させようとする力が働き、この力を「表面張力」といいます。早朝に葉に凝縮された水滴も、蛇口からゆっくりと垂れ下がる水滴も、すべて表面張力の作用で形成されます。また、アメンボが水面に立つことができるのも、表面張力の影響によるものです。
水の表面張力の形成原理
液体には凝集性と吸着性があり、どちらも分子重力の現れです。凝集力により液体は引っ張り応力に耐えることができ、吸着力により他の物体にくっつくことができます。液体と気体の界面、つまり液体の表面と混じり合わない 2 つの液体の界面では、分子間の引力により非常に小さな引っ張り力が働きます。表面には薄膜層があり、この表面の張力に耐えると仮定され、この液体の引っ張り力は表面張力と呼ばれます。
水の表面張力に影響を与える要因
表面張力の方向は、液体の表面に接しており、液体の表面の任意の 2 つの部分の間の境界に対して垂直です。表面張力は、液体の性質と温度のみに関連しています。一般に、温度が高いほど表面張力は低くなります。さらに、不純物も液体の表面張力を大きく変化させます. たとえば、きれいな水は表面張力が大きく、石鹸液で汚れた水の表面張力は比較的小さい. つまり、きれいな水の表面収縮する傾向が大きくなります。
以上が水の表面張力の原理です。表面張力も液体の動きに重要な役割を果たすことがあります。例えば、そよ風が水面をなびかせるときの波紋は、表面張力が大きな役割を果たしている水の波の一種です。
