表面張力試驗原理

    在一個液體的內部，任何分子周圍的吸引力是平衡的。可是在液體表面層的分子卻不相同。因為表面層的分子一方面受到液體內層分子的吸引另一方面受到液體外部氣體分子的吸引，而且前者的作用力比后者大。因此在液體表面表面層中，每個分子都受到垂直于并指向液體內部的不平衡力。這種吸引力使表面上的分子向內擠，促成液體的最小面積。要使液體的表面積增大，就必須要反抗分子的內向力而作功，增加分子的位能。

    所以說分子在表面層比在液體內部有較大的位能，這位能就是表面自由能，通常把增大一平方米表面所需的最大功A或增大一平方米所引起的表面自由能的變化△G,稱為單位表面的表面能，其單位為J·m-1；而把液體限制其表面及力圖使它收縮的單位直線長度上所作用的力，稱為表面張力，其單位是N·m-1。液體單位表面的表面能和它的表面張力在數值上是相等的。

如欲使液體表面面積增加ΔS時，所消耗的可逆功A應該是：

                 -A＝ΔG＝γΔS         

    液體的表面張力與溫度有關，溫度愈高，表面張力愈小。到達臨界溫度時，液體與氣體不分，表面張力趨近于零。液體的表面張力也與液體的純度有關，在純凈的液體(溶劑)中如果摻進雜質(溶質)，表面張力就要發生變化，其變化的大小，決定于溶質的本性和加入量的多少。

    對純溶劑而言，其表面層與內部的組成是相同的，但對溶液來說卻不然。當加入溶質后，溶劑的表面張力要發生變化。根據能量最低原則，若溶質能降低溶劑的表面張力，則表面層中溶質的濃度應比溶液內部的濃度大，如果所加溶質能使溶劑的表面張力升高，那么溶質在表面層中的濃度應比溶液內部的濃度低。這種表面濃度與溶液內部濃度不同的現象叫做溶液的表面吸附。

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