经典表面化学将表面张力的产生归因于系统本体与表面层分子作用力的差异, 因分子作用力是微观力, 其本质是归于未知。
在外力作用下如果材料不能产生位移,它的几何形状和尺寸将发生变化,这种形变称为应变;材料发生形变时内部将产生大小相等但方向相反的反作用力抵抗外力,单位面积上的这种反作用力称为应力。应力可分为正应力与切应力。
本文拟从表面张力测量入手,分析表面张力数据的“应力”属性及热力学客观性。
1.拉脱法
拉脱法计算表面张力公式为:γ=2F/L
γ为蒸馏水的表面张力, L为金属拉环的边长,F是外力。由于蒸馏水的表面张力γ及金属环的边长L恒定不变,客观上要求外力F也必须保持恒定.
实际测量过程中,外力(拉力)F的值是逐渐增大的,直至液膜破裂。计算表面张力时取液膜破裂一瞬间最大拉力F, 此时体现的应是液膜的“应力”属性,与热力学无关。
2.最大气泡压力法
该法所测的是破裂一瞬间,气泡所承受的最大附加压力△p,其原理是:γ=k▪△p (1)
式(1)中k为仪器常数,其值只能通过实验获取。
测量过程是以拉脱法所获取的蒸馏水的表面张力系数为基准,确定仪器常数k,进而利用式(1)获取待测溶液的表面张力。
其它溶液表面张力测量方法,诸如毛细管液面上升法等,也均以拉脱法所获取的“蒸馏水表面张力系数”为测量数据基石。
3. 结语
“蒸馏水的表面张力系数”与热力学无关,不能将“蒸馏水的表面张力系数”与热力学公式结合,测量溶液表面张力。