911爆料工厂

科学是思想的产物，对科学问题多思考一下没坏处。表面张力，也叫表面自由能，教材上的解释是，液体内部的分子受力平衡，而位于界面上的分子受力不平衡，当把液体分子础从内部移动到界面时需要做功，因此，界面上的分子比内部的分子能量多，多余的能量就是表面自由能。

液体不能单独存在，上面还会有气体，气体分子对液体分子的吸引力小，液体分子对气体分子的吸引力大。若把液体内部的分子础移动到界面需要做功，那么，把气体内部的分子叠移动到边界也需要做功吗？把界面上的分子移动到液体内部就不需要做功吗？

实际上，气体分子的能量比液体分子高，液体变成气体需要吸收能量，气体变成液体需要释放能量。根据下图右侧的能量曲线，界面上的分子并没有多余的能量，只是介于气液能量之间，怎么能说界面上有多余的能量呢？

界面张力或表面张力，从受力分析上可能更容易理解。松弛状态下的界面不受力，界面张力为0，界面受到拉伸时界面张力增大。也就是说，界面张力不是常数，而是一个变量，就像弹簧的受力状态一样。受力后分子间距增大，储集了一部分弹性能。分子间的吸引力越大，界面张力肯定也就越大。

在水中加入表面活性剂为何会降低界面张力？水分子属于极性物质，靠氢键凝聚在一起。表面活性剂为两性分子，一端为极性端，另一端为非极性端。加入水中的表面活性剂分子会聚集在界面上定向排列，极性端伸入水中，非极性端伸入气中。非极性端占据了一部分界面面积，致使界面上分子间的吸引力减弱，从而降低了界面张力。这种情况下界面受到的拉伸作用不是很强，水驱油过程就是如此。

但是，当界面受到强大的拉伸作用被拉成薄膜甚至是单分子层时，界面上的分子排列方式也发生了变化，大分子顺层排列，增强了界面的强度，也提高了界面张力的数值，就如同给水泥加了钢筋一样。这大概就是泡泡为何风吹不破的原因吧。