表面张力和表面能表面能是在恒温恒压条件下增加一个单位表面积时所做的功,谁能说说具体是怎么计算的么?表面张力如何做功的,做好说详细一点哈,我悟性很不行的你讲的好详细,我还有一

表面张力和表面能表面能是在恒温恒压条件下增加一个单位表面积时所做的功,谁能说说具体是怎么计算的么?表面张力如何做功的,做好说详细一点哈,我悟性很不行的你讲的好详细,我还有一
表面张力和表面能
表面能是在恒温恒压条件下增加一个单位表面积时所做的功,谁能说说具体是怎么计算的么?表面张力如何做功的,做好说详细一点哈,我悟性很不行的
你讲的好详细,我还有一些不懂的...两个面指的是棍被拉起时两侧的面么?还有这是从实验的角度说的,我懂了,希望再从理论,其实我就是书上有段没看懂,它是讲表面张力分为相互垂直的两个分量a1,a2,W=a1*dA1+a2*dA2 A是表面积,后来又说dA=dA1+dA2,我就不会了,A是曲面怎么这样就加了..好像A1,A2又不像向量.我逃课多了,结果搞成这样~希望高手教教我..我再把分提高一点,这感觉是两个问题了~
谢谢你的耐心回答,不好意思,是我没说清楚,那个是固体表面.但是我对液体的表面张力也不是很理解,书上说表面张力的方向液体表面切线方向,但是一个面的切线方向不是有很多方向么?所以我以前一直以为是一个小区域各个方向都有一个力作用,而且力的大小是一样的,但是就是看到刚刚提到的那个做功的公式,我不理解,这各个方向力的做功难道可以等效成垂直的两个方向力的做功?

表面张力和表面能表面能是在恒温恒压条件下增加一个单位表面积时所做的功,谁能说说具体是怎么计算的么?表面张力如何做功的,做好说详细一点哈,我悟性很不行的你讲的好详细,我还有一
考虑这样一个物理过程:
一个容器里盛着待测液体,将一个长为l的细棍(忽略直径和质量)用轻绳吊着,保持水平,轻绳上端用测力计吊住.让细棍与液体表面接触,这时细棍会和液体表面"粘住",然后非常缓慢地将测力计拉起,当液体被细棍拉起且之间产生的薄膜没有断开时,读测力计上的示数,这时示数大小即为液体对棍的拉力的大小,但液体被拉起来有两个面,棍相当于被两个薄膜拉起,故液体对棍的拉力实际为示数的一半.
不妨把这个力记为F,"遗憾"的是这个力不是表面张力...
一般认为,F=al,a为一个系数,即拉力大小与拉起的液体长度成正比,这里l即为上面细棍的长度.a可以通过实验测算出来,即根据测得的F和l,代入等式a=F/l,求得a,不同的液体a一般不同,这里a就是表面张力,他虽然叫力,但它不是一般意义上我们认识的力,它是一种广义力,如果你还在上高中,知道就行了,不要深究,否则会牵扯出更多的内容.
至于做功,在上面的力F作用下,细棍移动高度为h,做功为W=Fh=alh=as,s为拉起的薄膜的面积,当s为单位面积时,W的大小等于表面能,所以只要知道了表面张力a,表面能就求出来了
补充:两个面指的是棍被拉起时两侧的面么?
是的,这里其实就是表面积增加了2*lh
"它是讲表面张力分为相互垂直的两个分量a1,a2,W=a1*dA1+a2*dA2 A是表面积,后来又说dA=dA1+dA2"
A应该是标量,dA=dA1+dA2就是面积微分的相加,W是标量,所以a应该也是标量,对于同一个液体,a1和a2应该一样,即a1=a2=a,W=a1*dA1+a2*dA2=a*(dA1+dA2)=a*dA
不过这样分解有什么用呢,a已知,只要知道dA就能算W,为什么要分解...我也第一次见,或者你把推导说全面点,我再看看
第二次补充回答:
我大致明白你的意思了
"书上说表面张力的方向液体表面切线方向,但是一个面的切线方向不是有很多方向么?"
没错
"所以我以前一直以为是一个小区域各个方向都有一个力作用,而且力的大小是一样的"
你这个理解有点细节没把握住,粗糙了些.
我们讨论的这种沿液体表面的表面张力实质上是分子间的吸引力
比如水,最外层的水分子由于可以蒸发逃逸出表面,所以表层的水分子较为稀疏,而分子间的斥力随距离增大下降很快,引力下降较慢,故总体上表层分子间作用表现为引力,这个力是微观上的力,它是我们所说的表面张力的来源.我们说的表面张力是宏观上的,标准定义是依靠液体表面的一条分界线,F=al,所以大小跟l有关,液体表面随便画根线,都会有一对力对应,这个力是你选定分界线后,考察一部分对另一部分作用时出现的力,它描述的其实是分界线两边表层分子间引力的总体效果.
"但是就是看到刚刚提到的那个做功的公式,我不理解,这各个方向力的做功难道可以等效成垂直的两个方向力的做功"
dW=a*dA的意思是微功=表面张力系数*面积的微小增加量,考察很小的一块液体表面,把它近似成平面矩形(线性化很常见的操作步骤),在表面张力作用下,液体表面增加里一块面积dA,这个矩形的两条相互垂直的边就是我们前面说的分界面,分别垂直这两个边且与液体表面相切的力F1,F2就是对应的表面张力,F1=a1*l1,F2=a2*l2,做的功为dW=F1*dl2+F2*dl1=a1*l1*dl2+a2*l2*dl1=a1*dA1+a2*dA2,而你画图可知dA1+dA2=dA,所以这种等效是成立的,其实对于任意平面图形都成立,比如平行四边形,你可以试试看,这也说明小量的取法不因形状而改变结果,W=a*(dA1+dA2+dA3+.)=a*dA1+a*dA2+a*dA3+...,只要dA=dA1+dA2+dA3+.取多少表面张力都行,取成垂直是为了比较好说明问题.
我是这样想的,不知道是不是真的针对你的需要,建议你去问问身边的同学和老师吧