[科普中国]-露珠为什么是球形的？这是表面张力的作用

初秋的清晨去郊外晨练的时候，你会看到草叶上圆形的露珠在阳光下闪闪发亮，露珠为什么是球形的？

我们可以做一个小实验，取一只普通的杯子，往杯里注水，当水满了以后，不要停止，继续缓慢往里注水，你会发现杯子充满后水不会立刻溢出，之后水平面会一点一点地鼓起，呈一个凸液面，在水将落未落的时候，水面像一个大气泡一样颤动，像有一层水膜拉着水不让它流下去似的。如果继续加水，水才好像承受不住似的哗啦一下流出来，这就是液体的表面张力造成的。

表面张力是分子间作用力的一种表现，它发生在液体和气体接触的表面，因此称为表面张力。用超高倍显微镜观察可以看到，水是由无数个水分子构成，一个个小球代表一个个水分子，整齐排列在水表面。液体内部也有无数个紧密排列的小球（水分子）。下面我们对表面层和内部的任一小球进行受力分析。

液体内部的水分子受到周围分子对它的作用力，由于内部分子处于周围分子的包围之中，周围分子对它的作用力大小相等，方向相反，因而相互抵消，合力为零，所以内部分子受力平衡。表面层的水分子，由于它位于表面，空气一侧气体分子稀疏，对水分子的作用力要比液体内部分子对它的作用力小很多，合力的结果就是表面层水分子受到液体内部分子向里拉的力，使得液体表面犹如张紧的橡皮膜，收缩使液体尽可能地缩小它的表面积。

大家都知道，球形是相同体积下具有最小表面积的几何形体。因此，由于表面张力的作用，液滴总是力图保持球形。如树叶上的水滴往往呈球形，是水收缩表面积造成的。

本文由北京印刷学院物理系副教授李蜜丹进行科学性把关。