[科普中国]-说说水的表面张力

我们都知道杯子满了以后水会沿着杯壁往下流，这是很自然的事，但细心的你也许同样也能发现，在杯子将满未满的时刻，水平面会一点一点地升高，在高过玻璃杯沿的时候，水仍未落下，水的表面却像涨起的气球一样，随着水的一点点增加，慢慢地变得丰盈起来，在高过杯沿一定的程度的时候，才像承受不住似的，哗啦一下流下杯壁。这时候你再仔细回想水将落未落时的状态，水面像紧紧缚着一层水膜，拉着水不让它流下去，是的，这就是液体的表面张力。

这种表面张力究竟是怎么一回事呢？我们知道，水的内部其实是由无数的水分子组成的，它们有两种基本的运动状态，那就是相吸和相斥，它们处在无时无刻的运动中，当周围的温度高时，它们的运动就快，温度低一些，运动就相对慢，挨得太近了，它们就把对方挤开，离得远了，它们又反过来紧紧牵着手。但水面表层的分子们动得太活泼，许多都跃出了水面，这就使得水面表层的水分子要比水里其它部位的数量要少，这么一来，平衡就打破了，因为少，分子隔着很远，它们争先恐后地拉着对方，形成一种往里挤的力，里面的水越来越多，它们拉得越来越吃力，这个时候突破了临界点，水面再也支持不了了，这就使水哗啦一下地流了出来。

表面张力可以解释生活中的许多现象：雨后荷叶上滚动不去的水珠；清晨草叶上凝聚的露珠；水龙头下将滴未滴的水珠；夏天可以看见水黾在水面一跳一跳地滑行；小时候喜欢买泡泡水，一吹就会飞出一大串七彩的泡泡；当把针等重量轻的东西轻轻掷落水面时，会发现它们会长时间浮在水面，用手轻轻一推，就很快地沉下去了；两块干燥的玻璃叠在一起很容易分开，但是如果在玻璃之间加一些水，这时候你再试图去将它们分开，就不那么容易了。怎么样，是不是发现表面张力存在在生活的方方面面呢？

表面张力产生的一个重要现象是毛细现象。毛细现象是液体表面对固体表面的吸引力。毛细管插入浸润液体中，管内液面上升，高于管外，毛细管插入不浸润液体中，管内液体下降，低于管外的现象。那么什么是不浸润液体呢？举个例子，把一块干净的玻璃板浸入水银里再取出来，玻璃上不会附着水银，这时候，水银对玻璃来说，就是不浸润的液体。再举一个简单的自然界的例子，植物茎内有大量的纤维导管，通过这些导管，植物从土壤中汲取需要的水分。我们平时用纸巾擦干桌上的水迹，利用的就是毛细现象。纸巾内部有许多小细孔，作用形同细管。根据这一点，我们发明了各种钢笔等笔类文具。因为有毛细作用，笔水通过笔尖的细缝将笔水输送到笔尖。

细心观察，许多看似平凡的事物中都蕴藏着不凡的奥秘呢。

作者：熊文丹

本作品为“科普中国-科学原理一点通”原创 转载时务请注明出处