表面張力の意味

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表面張力の意味：液体の表面にある、任意の2つの隣接する部分間で、それらに垂直な単位長さの境界線に沿って働く引っ張り力。表面張力の発生は、液体表面の薄い層内にある分子の特殊な力の状態と密接に関連している。表面張力の存在により、日常生活で観察できる一連の特異な現象が生じます。 　　①表面張力の方向は液面に接しており、二つの領域の境界線に垂直です。液面が平面である場合、表面張力はその平面上に存在します。液面が曲面である場合、表面張力はその曲面の接平面に存在する。 　　②表面張力は分子力の一種の現れです。それは、液体と気体が接する境界部分で起こります。それは、表面層の液体分子が特殊な状態にあるためです。 　　液体内部の分子は互いにほぼ密着しており、分子間では常に平衡距離が保たれている。少し離れると引き合い、少し近づくと反発し合う。これにより、液体の分子は気体の分子のように無限に拡散することはできず、平衡位置付近で振動や回転するだけである。 　　液体表面付近の分子は、液体内部の分子からの作用のみを大きく受けるため力が不均一となり、速い速度を持つ分子が容易に液面から飛び出して蒸気となる。その結果、液体表面層（気体と接している薄い液体層）の分子の分布は、内部の分子の分布よりも希薄になる。液体内部の分子の分布と比べると、それらは特別な状況にある。 　　表面層の分子間の反発力は、分子同士の距離が大きくなるにつれて減少し、この特別な層では分子間の引力が優勢となる。したがって、液体の表面に任意の境界線MNを引いて、液面をaとbの2つの部分に分けた場合。Fはa部分の表面層にある分子がb部分に及ぼす引力を表し、F6は右側部分の表面層にある分子がa部分に及ぼす引力を表します。これら2つの力は必ず大きさが等しく、向きが反対です。 　　この表面層内の任意の2つの部分間の相互引き合い力が、液体表面層に収縮する傾向をもたらす。表面張力の作用により、液体表面は常にできるだけ小さくなろうとするため、空気中の小さな液滴は多くの場合球形をしている。 　　③表面張力Fの大きさは、分界線MNの長さに比例する。F=σLまたはσ=F/Lと書くことができる。 　　比値σは表面張力係数と呼ばれ、その単位は通常dyne/cmです。数値的に、表面張力係数とは液体の表面にある隣接する2つの部分間の、単位長さあたりの相互引っ張り力に等しい。 　　液膜表面張力係数＝液膜の表面エネルギー／液膜面積＝F表面張力／（2×取った線分の長さ）。 　　表面張力係数は液体の性質に関連し、液面の大きさとは無関係である。