作者xiaoa (不事生产)
看板ask-why
标题Re: [请益] 表面张力?
时间Fri Mar 16 11:01:01 2012
※ 引述《nidor (awful)》之铭言:
: ※ 引述《nidor (awful)》之铭言:
: : 两个可能跟表面张力有关的问题:
: : 1. 肥皂水滴落肥皂水的时候,常常可以看见液滴漂浮在水面上不沈,为什麽?
我也想知道
滴落和液面分别是:
自来水 vs 肥皂水
肥皂水 vs 肥皂水
自来水 vs 自来水
形成液滴的机率递减(盐水也比自来水容易形成, 但液滴维持时间不如肥皂水长)
我一开始觉得, 有没有可能是荷叶效应?
但是水表面应该是动态的, 不太可能维持微毛的结构
而且支撑的是同类型的物质会聚成团块(即融合)
所以我刚又自己发展出一套理论
这理论想法的推理:
液体无法融合 -> 液面首先无法融合 -> 液面有一层 与水体互相吸引力量较低 的物质
这一层物质使得两个水面接触时, 不互相吸引, 而导致无法融合
另一方面靠滴落液内含物(水)强大的内聚力, 维持球形
肥皂水最适合这理论
比起单纯的油, 肥皂更容易形单分子、双分子表面
而且这个理论需要有较强内聚力的核心液体
这也能解释, 为何不是任何低表面张力的液体都会有这种现象
另外一种可能是空气被夹在中间
http://songshuhui.net/archives/33732
一开始我也有想过, 但是总觉得这个理论不够完整,
因为它不能解释, 为何某些液体较常发生这种现象
而且我的理论可以说明, 冲量小反而容易形成漂浮水滴(因为薄膜会被强大冲击冲破)
: : 2. 油滴滴入水中的时候,常常会看见油先形成一个厚而圆的油滴,过一段时间後
: : 这个油滴突然摊开成一个薄的圆饼型油滴,为什麽?
2 较好理解
首先油水并不是互相排斥
是水之间的相互吸引力较强, 吸引在一起, 才导致油被孤立
油和其他物质的作用其实不弱的, 就是和它自身的内聚力一般大
所以油和器具、金属表面的接触角都不大(生活经验)
因此一滴油, 若是不处理、擦掉, 结果油滴便会"爬"满表面, 变成油斑
以上解释或许不容易理解
比较容易理解的解释是,
油的表面积变大, 但其实油和水的形成的表面, 表面张力并不大
(表面张力是由於"游离面"受力不均形成, 关系到游离面的受力和内聚力的差距)
反而, 油滴下层表面所受的压力变平均了
以上状况, 若把油滴换成一整层油就更容易明白
一整层的油不会有向下凸入水中的, 油水交界处, 宏观下是平面, 也就是水平面
这是因为向下凸入的油滴会受到更大的水压(向上), 结果...就会被压上去, 便不凸入
(或者用水往低处流的道理解释....)
: 补充影片
: 1. http://scimage-tw.blogspot.com/2010/12/invisible-worlds-in-water.html
: 2. http://vimeo.com/7992657
btw, 这篇N大有去Physics板发问吗?
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◆ From: 140.112.230.10
1F:推 nidor:还没去问过 03/16 15:45
2F:→ nidor:如果油滴摊平是能量最低态,那为何会停留在厚实油滴的暂稳态 03/16 15:46
3F:→ xiaoa:以化学的方式表达, 就是反应速度很慢. 同是释放能量的动作, 03/16 19:35
4F:→ xiaoa:会有反应快慢的不同(同样的反应级数也会有差) 03/16 19:36
5F:→ xiaoa:如果检视使这件事发生的推动力:之前人推的spreading coeff. 03/16 19:38
6F:→ xiaoa:液体爬行的行为和附着力-内聚力有关. 一般液体爬行不太快 03/16 19:39
7F:→ xiaoa:超流体好像可以爬很快的样子(但这方面的物理我没仔细钻研过) 03/16 19:41
8F:→ xiaoa:其二之推动力是水深度和油高度造成的压力差, 可以想像它有多 03/16 19:42
9F:→ xiaoa:麽小. 而且油vs油的吸引力, 还是比油vs水稍大些(范德瓦力?) 03/16 19:44
10F:→ xiaoa:意即油滴维持球状的力量仍然存在 03/16 19:47