?【閱前提示】本篇出自『數(shù)理化自學(xué)叢書6677版』，此版叢書是“數(shù)理化自學(xué)叢書編委會”于1963-1966年陸續(xù)出版，并于1977年正式再版的基礎(chǔ)自學(xué)教材，本系列叢書共包含17本，層次大致相當(dāng)于如今的初高中水平，其最大特點(diǎn)就是可用于“自學(xué)”。當(dāng)然由于本書是大半個世紀(jì)前的教材，很多概念已經(jīng)與如今迥異，因此不建議零基礎(chǔ)學(xué)生直接拿來自學(xué)。不過這套叢書卻很適合像我這樣已接受過基礎(chǔ)教育但卻很不扎實(shí)的學(xué)酥重新自修以查漏補(bǔ)缺。另外，黑字是教材原文，彩字是我寫的注解。

【山話嵓語】『數(shù)理化自學(xué)叢書』其實(shí)還有新版，即80年代的改開版，改開版內(nèi)容較新而且還又增添了25本大學(xué)基礎(chǔ)自學(xué)內(nèi)容，直接搞出了一套從初中到大學(xué)的一條龍數(shù)理化自學(xué)教材大系列。不過我依然選擇6677版，首先是因?yàn)?677版保留了很多古早知識，讓我終于搞明白了和老工程師交流時遇到的奇特專業(yè)術(shù)語和計算模式的來由。另外就是6677版的版權(quán)風(fēng)險極小，即使出版社再版也只會再版80年代改開版。我認(rèn)為6677版不失為一套不錯的自學(xué)教材，不該被埋沒在故紙堆中，是故才打算利用業(yè)余時間，將『數(shù)理化自學(xué)叢書6677版』上傳成文字版。

第五章液體的性質(zhì)

【山話||? 本系列專欄中的力單位達(dá)因等于10??牛頓；功的單位爾格等于10??焦耳；熱量的單位卡路里等于4.186焦耳。另外這套老教材中的力的單位常用公斤，如今是不允許的，力是不能使用公斤為單位的。】?

§5-4表面張力

【01】在§5-2~§5-3中，我們已經(jīng)從力的角度和能量觀點(diǎn)解釋了液體表面的收縮趨勢。為了更清楚地認(rèn)識液面的這種性質(zhì)，可以用肥皂膜來做下面的實(shí)驗(yàn)。

【02】在用金屬絲制成的圓環(huán)的兩點(diǎn)（近乎是直徑的兩端）上系一根棉線（線不要繃緊），然后把環(huán)浸入肥皂水里，使環(huán)上形成一層肥皂水的薄膜，這時棉線在薄膜的中間是松弛的（圖5·5(a)）。但是，如果用熱針戳破棉線左側(cè)的薄膜，那么，薄膜右側(cè)的表面會立即收縮，于是棉線就彎向右面，成為如圖5·5(b)所示的弧形；同樣，如果戳破棉線右側(cè)的薄膜，那么，棉線就被左側(cè)的薄膜拉緊，成為如圖5·5(c)所示的弧形。

【03】這些現(xiàn)象表明棉線段的各部分都有力的作用，力的方向到處跟線段垂直（圖5.5(d)）。這種表現(xiàn)為使液面自動收縮的力叫做表面張力。當(dāng)環(huán)上的薄膜完整時，由于棉線各段所受兩側(cè)薄膜的拉力大小相等、方向相反，所以棉線在環(huán)中的任何位置都能保持平衡。又因?yàn)檫@些力到處跟線段垂直，所以當(dāng)一側(cè)的薄膜被刺破時，棉線被另一側(cè)的薄膜拉緊成圓孤狀，而不是其他的形狀。

【04】同樣地，下面的實(shí)驗(yàn)也能夠證明上述解釋的正確性。

【05】把浸濕后的棉線圈放在金屬絲環(huán)的肥皂膜上（圖5·6），這時，棉線圈是松弛的，可以采取任意形狀。如果用熱針戳破棉線圈內(nèi)部的肥皂膜，那么，由于棉線圈外部肥皂膜的收縮，線圈就被拉成圓形【幾何學(xué)告訴我們，長度一定的周界所包圍的面積，以圓的面積為最大。因此，當(dāng)棉線圈成圓形時，金屬環(huán)中薄膜的面積為最小】。這一結(jié)果說明，表面張力是均勻的，而且垂直地作用在線段的各部分。

【06】如果使不同幾何形狀的幾個金屬框上布滿肥皂水的薄膜（圖5·7），那么每一個框上的薄膜只能有一種確定的形狀，這時薄膜的表面積，對于每一個框來說都是最小的。這是因?yàn)樵诒砻鎻埩Φ淖饔孟?，薄膜都要收縮，使表面積盡可能地小。

【07】通過上面的實(shí)驗(yàn)和討論，我們可以得出結(jié)論：由于表面張力的作用，液體的表面都有收縮到最小面積的趨勢。同時，還應(yīng)該看到，表面張力是跟液面相切的。如果液面是平面，例如圖5·5和5·6中的實(shí)驗(yàn)，那么，表面張力就出現(xiàn)在這個平面內(nèi)；如果液面是曲面（這種情況我們在后面將要學(xué)到），那么，表面張力將出現(xiàn)在這個曲面的切面內(nèi)。

習(xí)題5-4

1、水比沙輕。但是，為什么沙漠中的風(fēng)能刮起大量沙子，而海洋上的風(fēng)卻只帶有少量的水沫？

2、新的布料落水后都要收縮。如何說明這一現(xiàn)象？

3、系在兩裸樹之間的繩子，淋雨后是更下垂呢還是張得更緊？為什么？