表面下の分子によって液体の表面分子に加えられる引力は、表面分子を液体のバルクに引き寄せる傾向があり、液体を最小の表面積を持つ形状にすることを表面張力と呼びます。水の表面張力は、アメンボなどの主に昆虫クラスの生き物が歩いたり、水に浮いたりするのに役立ちます。また、水が壊れることなく高等植物の木部組織を上に移動するのにも役立ちます。これらは、日常生活における表面張力のいくつかの用途です.
式
表面張力は式 S =(ρhga/2) で与えられます。ここで、S は表面張力、ρ (または rho) は測定する液体の密度、h はチューブ内で上昇する液体の高さです。 g は液体に作用する重力による加速度で、9.8 m/s2 であり、a はキャピラリー チューブの半径です。
界面活性剤の表面張力への影響
洗剤を水につけると、水の表面張力が下がります。界面活性剤は、水分子を互いに分離することによって水の表面張力を下げる化合物です。この活動では、界面活性剤が注入された領域の表面張力が低下し、筏の前のより高い表面張力が筏を前方に引っ張ります。洗剤が水中に分散するにつれて表面張力が低下し、表面張力に差がなくなるため、筏は最終的に動きを止めます。
毛管上昇による水の表面張力
毛管上昇は、液体が細いチューブなどの狭い空間で自発的に上昇または下降する現象です。容器の壁に水の力が付着すると、縁の液体に上向きの力が生じ、メニスカスが上向きになり、表面張力が表面をそのまま保持するように作用し、毛細管現象が起こります。壁への付着が液体分子間の凝集力よりも強い場合に発生するため、水分子とキャピラリー チューブのガラス壁との間の付着により、キャピラリー チューブ内で水が上昇します。この付着は、水中の表面張力とともに、毛細管現象と呼ばれる効果を生み出します。毛細管上昇を決定するために使用される要因は、毛細管の直径、液体とそれが付着する表面との間の接触角、液体の密度、および液体の粘度です。
結論
水の表面張力 は室温で 72 mN/m で、あらゆる液体で最も高い表面張力の 1 つです。水よりも高い表面張力を持つ液体は 1 つだけあり、それは 500 mN/m の表面張力を持つ液体金属である水銀です。界面では、液体分子は、液体の大部分と比較して、隣接する液体分子の半分しか持っていません。これにより、分子はその側面の分子とより強く結合し、液体に向かって正味の内向きの引っ張り力が生じます。この力は、主に表面の破損に抵抗する力であり、表面張力と呼ばれます。凝集力が強いほど、表面張力が強くなります。水分子は、共有結合の助けを借りて、酸素の高い電気陰性度のために、酸素原子に結合する2つの水素原子を持っています。それはその側面に負電荷の大部分を持ちますが、水素はより正に帯電し、ある分子の水素原子と別の分子の酸素原子の間に静電引力を引き起こし、形成される結合は水素結合と呼ばれます。主に、水分子間の強い凝集力と水の高い表面張力です。
