為什麼漂浮在液面上兩固體,均被浸潤或均不被浸潤時表面張力使之相互接近;一被浸潤一不被浸潤時相互遠離?

若兩個小固體漂浮在液面上。當兩固體均被液體浸潤或當它們均不被浸潤時,表面張力的作用使相鄰兩固體相互接近;當一個是被浸潤而另一個不被浸潤時,表面張力使它們使他們遠離。怎樣從張力角度來解釋?


謝謝邀請~

表面張力有兩個定義,一個是力的定義(N/m),大家比較熟悉我就不多說了。另一個更本質的定義是,單位面積界面上的界面能(J/㎡)。在表面力佔主導的體系中,該體系會向於界面能低的狀態自發運動

問題中,如果不考慮二者直接接觸,且界面張力本身不變化,因此只需要考慮在什麼情況下水的表面積最小。具體計算比較繁瑣,如果點贊的人多一點我就搞一搞(啊哈哈哈被看出來了沒錯我就是懶……),下面是我手畫的草圖,大家意會一下,很容易可以比較出哪一種水的表面積最小

1 兩個顆粒都疏水:

兩個顆粒的靠近使得夾在二者之間的水下壓,從而減少了界面面積,進而減小了總的表面能。
P.S.其實這很類似超疏水表面的原理啊!請戳疏水材料的表面是如何製作的?@濟楚

2 一個疏水一個親水:

本來趨於平行的水面因為二者的接近而不得不擠出一個很大的曲面,這增加了水的表面積因此增大了表面能。

3 兩個都親水
啊把兩個都疏水的圖倒過來看即可……

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當然,這個問題也可以直接從分子作用力的層面考慮,對分子或分子團進行受力分析。這個我不太在行, @金晨羽應該是高手~

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以上的分析沒有考慮重力/浮力的因素。

如果考慮之,那麼疏水的顆粒的密度越大,導致的水面變形越嚴重,上述的顆粒相互靠近/排斥的趨勢就越大;親水的顆粒必須是比水密度小的(否則在張力和重力的雙重打擊下直接沉了……),此時其密度越小,水面的變形越嚴重,上述顆粒互相靠近/排斥的趨勢就越大。

總而言之,一切讓水面變形加大的因素都會放大題目中說到的吸引/排斥現象

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天生手殘不會畫畫大家不要嘲笑我……

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針對兩個物體都被水浸潤的情況,發現了一個高清無碼大圖!請戳:為什麼漂浮的兩個或多個水泡在聚合前會突然加速?

嘖嘖嘖手殘是硬傷,還是 @章彥博大神畫得好~

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簡單畫了兩個圖,不要太萌嘻嘻= ̄ω ̄=

若理解不對,求討論!
_(:_」∠)_


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