表面张力产生的原因

题目

表面张力产生的原因
表面张力是液体内部分子对表面层（分子稀疏）的引力大于气体分子对于表面层的引力,从而合力垂直指向液体内部,使得表面层分子有向内部运动的趋势,但是为什么表面张力的方向却是与液面相切?

答案

“表面张力是液体内部分子对表面层（分子稀疏）的引力大于气体分子对于表面层的引力,从而合力垂直指向液体内部,使得表面层分子有向内部运动的趋势”这个解释（以下简称简版解释）是粗略含糊且片面的,而且很容易引起误解.比如,一个明显的反例是水中的气泡：按上述解释,包裹气泡的水的表面层中的分子有往水的内部运动的趋势,因此这个气泡有扩大的趋势；但若按真实的表面张力来分析,包裹气泡的水的表面层有尽量缩小这一表面的趋势,因此气泡有缩小的趋势.　　我截了两幅图（不知为何此处无法显示第二张图,请到我博客的相册中的“百度答题”的第7页上找一下最后一张图!）,那里对表面张力的解释（以下简称旧版解释）就相当靠谱,尽管它也不得不作了一些简化,但毕竟表面张力还是挺复杂的,难以精确描述.



　　我又找到一个版本的解释（以下简称新版解释）,它可以看作是简版解释的修正、拓展和深化,使得这样的解释细致而合理了.



　　旧版与新版两种解释貌似大相径庭,但其实也只是侧重点不同：新版主要由分子势能入手分析,旧版则主要由分子力入手分析.旧版得出的“横向分子引力大于纵向分子引力,而纵向分子引力等于基本是各向同性的分子斥力”从而“分子引力平均来说大于分子斥力”的结论,与新版得出的“表面层中分子较稀疏导致分子稍稍远离平衡位置从而分子引力大于分子斥力”的结论是一致的.