指導教授:方金祥 院長
原理:
表面張力是一種物理效應,它使得液體的表面總是試圖獲得最小的、光滑的面積,就好像它是一層彈性的薄膜一樣。其原因是液體的表面總是試圖達到能量最低的狀態。
廣義地說所有兩種不同物態的物質之間界面上的張力被稱為表面張力。
- 表面張力是由物態內部的吸引力導致的,拿液體為例,液體內部分子之間的吸引力一般比氣體中分子之間或氣體與液體之間的分子之間的吸引力要大。
- 表面張力的起因實際上是界面所造成的不對稱。
當心誤解
表面張力是一個位於表面內的力,而不是一個施加於表面上的力。表面張力不一定垂直於表面。
一般來說一個物態內部的原子或分子在穩定的狀態下即受到吸引力又受到互相之間的排斥力。兩種力平衡。在這種狀態下原子或分子之間的平均距離大致相同。在模型中為了簡略起見沒有提到排斥力,但假如缺乏排斥力的話,那麼原子或分子就會被吸引力加速而更加緊密。由於表面的原子或分子受到的界面對面的排斥力比較小,因此界面的原子或分子之間的距離比內部的原子或分子之間的距離大,這裡的原子或分子的密度比較小,相對於物態內部而言其原子或分子的能量比較高,而這個能量的增高就表面張力的原因。
表面張力是一個內力,即使在平衡的狀態下表面張力也存在。比如假如一個物質的氣態和液態同時平衡存在的情況下,則兩態之間的邊界不變動,也就是說,在界面上沒有垂直於界面的力存在。
表面張力促使液體縮小其表面面積,來減少未滿足的化學價。由於球面是同樣體積下面積最小的體,因此在沒有外力的情況下(比如在失重狀態下),液體在平衡狀態下總是呈球狀。
在液體滴(比如水滴)中,或在液體內的氣泡裡,由於表面張力界面上的壓力比液體內部的壓力高。出於同理在肥皂泡內部的壓力比外部高。描寫這個壓力差的公式是楊-拉普拉斯公式。
(引用自維基百科)
材料:漆包線
以三角錐狀(6個邊+1邊需重複)*每邊長4公分,再加手握及預留捲繞部分,大約需要35公分。
正立方體(12個邊+3邊需重複)*每邊長4公分,再加手握及預留捲繞部分,約需75公分。
工具:尖嘴鉗
作法:
三角錐狀
1.先將漆包線彎成一個每邊長約4公分的三角形(首邊要長一些),接合處旋轉扭緊。
2.再彎一個三角形與1.的三角形共用一底,以線頭纏繞底角2~3圈固定,可使用尖嘴鉗拉緊。
3.沿著鄰近任一邊(重複的部份)到其中一個三角形頂點纏繞固定後,再連接另一個三角形頂點,一樣纏繞固定,剩下的部分就是手握之處了。
正立方體
做法與三角錐相似,彎成正方形扭緊後,再彎一個正方形共用一邊。沿著鄰邊到對面,摺一個正方形與之相對,如ㄩ字型。
再沿著邊往上重複,把四個頂點連接起來即成。可以用尺輔助測量,免得像我做的歪七扭八。
可先將漆包線來回折彎成等長(每段4公分,小心勿折斷),三角錐需折7段,正立方體需15段,再依上述步驟捲繞,做出來的成品就美觀多了。
把做好的立體圖形放進泡泡水(以洗碗精加水稀釋)中,再慢慢往上提,就有美麗的泡泡出現了,試試看你能做出幾種變化的泡泡圖形喔!
電小二 等級:8 留言|加入好友 |
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