表面张力

王宝琪

“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）