——例說(shuō)水分子張力
山東省萊州市夏邱中學(xué) 張世龍
常言道“竹籃打水一場(chǎng)空”,其實(shí)細(xì)心的你一定會(huì)發(fā)現(xiàn),竹籃打水并不空:在竹籃底部和四周的空隙處,張滿了無(wú)數(shù)的水膜。這是什么原因呢?還得從分子間的作用力說(shuō)起。
我們知道,所有物質(zhì)都是由分子組成的,組成物質(zhì)的分子不僅在永不停息地做著無(wú)規(guī)則的運(yùn)動(dòng),而且分子與分子之間既有著相互作用的引力又有著相互作用的斥力。正常情況下,分子間的引力等于斥力,若設(shè)這時(shí)分子間的距離d為平衡距離,那么當(dāng)分子間的距離稍大于平衡距離時(shí),分子間的作用力表現(xiàn)為引力(若大于分子直徑10倍,分子間就幾乎沒(méi)有作用力了);當(dāng)分子間的距離小于平衡距離時(shí),分子間的作用力表現(xiàn)為斥引力。當(dāng)竹籃浸在水中時(shí),由于竹篾分子對(duì)水分子有引力作用,使得提起竹籃時(shí)篾隙間的水分子距離變大,分子間的作用力表現(xiàn)為引力,就形成了無(wú)數(shù)的水膜。
其實(shí)任何水面上都有著一層水膜。這是因?yàn)樗嬉徊糠诌\(yùn)動(dòng)較快的分子不斷跑到空氣中去(即水蒸發(fā)),使水分子間的距離變大,分子間的引力也就明顯大于斥力,從而形成了所謂的張力,使得水面好像有一層薄而又有彈性的“表皮”。這也是許多輕小昆蟲能在水面上行走自如的原因之一。要說(shuō)這里的表面張力還真還不小呢,足可以使一些輕質(zhì)塑料淘米籃漂浮在水面不下沉。
但如果水膜一部分受到破壞,其他部分在引力的作用下就會(huì)發(fā)生運(yùn)動(dòng)。例如,用剖開(kāi)去芯的木質(zhì)鉛筆制成一個(gè)小船,在船后打鉆成的小孔里嵌插蠟油,將小船放到水面上,船就前進(jìn)了。這是因?yàn)榕c水接觸的蠟油,破壞了水表面的張力,使這部分水面的張力突然減小,于是船就向著張力較大的方向移動(dòng),另外由于擴(kuò)散,蠟油分子按一定的速度射向水,因?yàn)榱Φ淖饔檬窍嗷サ,也產(chǎn)生了推動(dòng)船前進(jìn)力。
你看,世界多奇妙,竹籃打水也不空,真是留心處處皆物理,讓我們一起來(lái)用科學(xué)的眼光欣賞這美妙的世界吧!