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“秋荷一滴露,清夜坠玄天。将来玉盘上,不定始知圆。”这是唐代诗人韦应物写的一首小诗《咏露珠》。此诗生动地描绘了秋夜由天空掉下的一滴露水,落到展开的碧绿荷叶上,化身晶莹透亮的水珠,滚来滚去,煞是好看。那么,为什么露水会像晶莹的珍珠一样在荷叶上滚来滚去呢?有人说这是荷叶的表面比较粗糙,有很多乳突的缘故。这种说法虽然有道理,但不尽然。露水聚成圆珠状,还有一个重要原因,那就是水的表面张力。
什么是表面张力呢?表面张力是一种内聚力,凡作用于液体表面,使液体表面积缩小的力,都被称为液体表面张力。它产生的原因是液体跟气体接触的表面存在一个薄层,叫作表面层。表面层里的分子比液体内部稀疏,分子间的距离比液体内部大,分子间的相互作用表现为引力。就像你把弹簧拉开些,弹簧反而表现出收缩的趋势。分子间的距离越小,吸引力就越大,这是液体的内聚力在起作用。
不是只有水才有表面张力,其实很多液体都有这种力,只不过强弱不同而已。比如酒的表面张力就比水的大。我们把水倒满杯子后,还能够向里倒一些,使水的表面中间微微凸起,这是水的张力在起作用,可是用同一方法往杯子里倒酒,就可多倒一些,使杯口酒的表面更加凸起,而酒却不溢出杯子。
在自然界中,我们可以看到很多表面张力的现象和对张力的运用。比如,雨水总是尽可能地呈水滴状下落,某些昆虫会利用表面张力漂浮在水面上,根茎利用毛细现象运输水分、营养。人体流出的汗也呈水滴状向下流,如果不是水表面的这种作用,汗就很容易流进眼睛挡住视线。我们人类更是经常利用液体的表面张力,如雨伞的布面上虽然有许多小孔,但雨水却不会从伞面上漏下来。小朋友也在利用液体的张力,看他们吹的肥皂泡泡多大多圆呀!随着人类的进步,利用液体的表面张力为人们做事的实例会越来越多。
【趣味实验】
软木塞很轻很轻,能静静地漂浮在水面上。这个现象人们已司空见惯。可是,你发现没有,软木塞无论如何也不愿漂到水面的中间去。而当你减少杯子中的一些水后,软木塞却像着了魔似的,拼命地漂到中间去,而不愿待在杯边了。
一、 材料准备
一个软木塞,一玻璃杯水。
二、 快来试试
1. 往玻璃杯里倒水,倒满后,再慢慢地继续加水,直到水的表面略高于杯口为止。把软木塞轻轻放在水面中心处,你会发现它很快就漂到了杯边。再把它往水杯的中心推,它仍然会漂到杯边。不管你重复多少次,结果都是这样。
2. 取出软木塞,把杯子里的水倒去一些,再放进软木塞,这次是另一种情况了,软木塞总是向水面中心处漂去,无论怎么推它结果都一样。
三、 揭示奥秘
当杯子里倒满水时,软木塞总爱待在水杯边缘,是因为水的表面张力较弱的地方在水杯的边缘,而且那里的水面也较低。
倒去杯子里的一些水后,软木塞爱待在水面中心处,是因为杯子对水的吸引力较大,水粘着杯子,杯壁将水面稍稍吸起,这时水面中心处水的张力变弱了,水面较低,于是软木塞就漂过去了。
【相关实验】
你知道吗?因为水的表面有张力,所以滚在叶片上的水珠呈球状,蚊子、水虫等小昆虫能在水面上爬行。就是因为水的表面有张力,我们还能用小铁钩把水面的一层水膜提起来一些呢!不信,你可以试试。
一、 材料准备
水、大头针、玻璃杯、锉子、钳子等。
二、 动手实验
1. 用锉子把大头针锉尖,并用钳子把大头针折成一只小钩子,备用。
2. 先把玻璃杯口擦干净,再往杯中倒水,当水快满时,小心地慢慢地倒,你会发现,水面能高出杯口几毫米,却不会溢出杯子。
3. 将小钩子的钩尖轻轻地放入水中,然后缓缓地提起小钩子,眼睛平视玻璃杯中的水面,可以看到钩尖把表面的水膜略微提起了一些。
三、 揭示奥秘
水中间的水分子受到来自四面八方的水分子的吸引力是平衡的,而在水表面上的水分子,由于处在空气和水的交界面上,所受到的力不平衡,受液体内部水分子的吸引而使液面趋向收缩。这就表现为液体表面任何两部分之间都具有相互的“牵引力”,这就是表面张力。有了这种力,水表面的分子就连接起来,形成了一层水膜。这层膜就像塑料膜一样,可以承受一定力度的拉扯。
【拓展实验】
假如有人告诉你,说他能把两只装满水的酒杯互相吊起来,你肯定不会相信。但你千万别和他打赌,因为结果很可能是你输,而不是他输!不信,我们可以试试。
一、 材料准备
两只高脚酒杯、两个带吸盘的塑料挂钩、两块塑料垫板和水。
二、 动手实验
1. 将两个吸盘挂钩分别吸在两块塑料垫板上,将两只高脚酒杯都装满水。然后将塑料垫盖在杯子上并使塑料垫板上的挂钩刚好在杯口的中央。
2. 拿起其中的一只杯子,用手轻轻压住上面的塑料垫板,慢慢倒置,接着使两个钩子挂在一起,然后手拿上面杯子的底座轻轻往上一提,就可以吊起另一只杯子。为了以防万一,此实验可以在装水的面盆上方进行。
三、 揭示奥秘
由于水表面有张力,可以让塑料垫与杯口完全闭合。这时,外界的大气压力使得吸有挂钩的塑料垫和酒杯成为了一个整体,自然拥有吊起一只装满水的酒杯的“力量”啦!这个实验的成功是水的张力和大气压力共同作用的结果。
(编辑 孙世奇)
什么是表面张力呢?表面张力是一种内聚力,凡作用于液体表面,使液体表面积缩小的力,都被称为液体表面张力。它产生的原因是液体跟气体接触的表面存在一个薄层,叫作表面层。表面层里的分子比液体内部稀疏,分子间的距离比液体内部大,分子间的相互作用表现为引力。就像你把弹簧拉开些,弹簧反而表现出收缩的趋势。分子间的距离越小,吸引力就越大,这是液体的内聚力在起作用。
不是只有水才有表面张力,其实很多液体都有这种力,只不过强弱不同而已。比如酒的表面张力就比水的大。我们把水倒满杯子后,还能够向里倒一些,使水的表面中间微微凸起,这是水的张力在起作用,可是用同一方法往杯子里倒酒,就可多倒一些,使杯口酒的表面更加凸起,而酒却不溢出杯子。
在自然界中,我们可以看到很多表面张力的现象和对张力的运用。比如,雨水总是尽可能地呈水滴状下落,某些昆虫会利用表面张力漂浮在水面上,根茎利用毛细现象运输水分、营养。人体流出的汗也呈水滴状向下流,如果不是水表面的这种作用,汗就很容易流进眼睛挡住视线。我们人类更是经常利用液体的表面张力,如雨伞的布面上虽然有许多小孔,但雨水却不会从伞面上漏下来。小朋友也在利用液体的张力,看他们吹的肥皂泡泡多大多圆呀!随着人类的进步,利用液体的表面张力为人们做事的实例会越来越多。
【趣味实验】
软木塞很轻很轻,能静静地漂浮在水面上。这个现象人们已司空见惯。可是,你发现没有,软木塞无论如何也不愿漂到水面的中间去。而当你减少杯子中的一些水后,软木塞却像着了魔似的,拼命地漂到中间去,而不愿待在杯边了。
一、 材料准备
一个软木塞,一玻璃杯水。
二、 快来试试
1. 往玻璃杯里倒水,倒满后,再慢慢地继续加水,直到水的表面略高于杯口为止。把软木塞轻轻放在水面中心处,你会发现它很快就漂到了杯边。再把它往水杯的中心推,它仍然会漂到杯边。不管你重复多少次,结果都是这样。
2. 取出软木塞,把杯子里的水倒去一些,再放进软木塞,这次是另一种情况了,软木塞总是向水面中心处漂去,无论怎么推它结果都一样。
三、 揭示奥秘
当杯子里倒满水时,软木塞总爱待在水杯边缘,是因为水的表面张力较弱的地方在水杯的边缘,而且那里的水面也较低。
倒去杯子里的一些水后,软木塞爱待在水面中心处,是因为杯子对水的吸引力较大,水粘着杯子,杯壁将水面稍稍吸起,这时水面中心处水的张力变弱了,水面较低,于是软木塞就漂过去了。
【相关实验】
你知道吗?因为水的表面有张力,所以滚在叶片上的水珠呈球状,蚊子、水虫等小昆虫能在水面上爬行。就是因为水的表面有张力,我们还能用小铁钩把水面的一层水膜提起来一些呢!不信,你可以试试。
一、 材料准备
水、大头针、玻璃杯、锉子、钳子等。
二、 动手实验
1. 用锉子把大头针锉尖,并用钳子把大头针折成一只小钩子,备用。
2. 先把玻璃杯口擦干净,再往杯中倒水,当水快满时,小心地慢慢地倒,你会发现,水面能高出杯口几毫米,却不会溢出杯子。
3. 将小钩子的钩尖轻轻地放入水中,然后缓缓地提起小钩子,眼睛平视玻璃杯中的水面,可以看到钩尖把表面的水膜略微提起了一些。
三、 揭示奥秘
水中间的水分子受到来自四面八方的水分子的吸引力是平衡的,而在水表面上的水分子,由于处在空气和水的交界面上,所受到的力不平衡,受液体内部水分子的吸引而使液面趋向收缩。这就表现为液体表面任何两部分之间都具有相互的“牵引力”,这就是表面张力。有了这种力,水表面的分子就连接起来,形成了一层水膜。这层膜就像塑料膜一样,可以承受一定力度的拉扯。
【拓展实验】
假如有人告诉你,说他能把两只装满水的酒杯互相吊起来,你肯定不会相信。但你千万别和他打赌,因为结果很可能是你输,而不是他输!不信,我们可以试试。
一、 材料准备
两只高脚酒杯、两个带吸盘的塑料挂钩、两块塑料垫板和水。
二、 动手实验
1. 将两个吸盘挂钩分别吸在两块塑料垫板上,将两只高脚酒杯都装满水。然后将塑料垫盖在杯子上并使塑料垫板上的挂钩刚好在杯口的中央。
2. 拿起其中的一只杯子,用手轻轻压住上面的塑料垫板,慢慢倒置,接着使两个钩子挂在一起,然后手拿上面杯子的底座轻轻往上一提,就可以吊起另一只杯子。为了以防万一,此实验可以在装水的面盆上方进行。
三、 揭示奥秘
由于水表面有张力,可以让塑料垫与杯口完全闭合。这时,外界的大气压力使得吸有挂钩的塑料垫和酒杯成为了一个整体,自然拥有吊起一只装满水的酒杯的“力量”啦!这个实验的成功是水的张力和大气压力共同作用的结果。
(编辑 孙世奇)