表面张力

液体内部的分子被周围分子包围，界面处的分子则处在不同的相互作用环境。增加液体与气体的接触面积需要付出能量；在规定温度、组成等条件下，表面张力可由可逆增加单位界面面积所需的功表征，也对应界面自由能随面积的变化。

表面张力的常用单位是牛顿每米，等价于焦耳每平方米。前者强调沿界面、垂直于一条边界线的拉力，后者强调新增面积的能量代价。两种表达描述同一液体界面性质，并非单位面积上的普通压强。因此，自由能语言与力学语言应在相同条件下对应使用。

参考：[1] [2]

在体积一定、重力及其他作用相对较弱时，球体具有最小表面积，因此小液滴常近似球形。液滴变大后，重力、气流和支撑表面的影响增强，形状不再只由表面张力决定。“水滴总是圆的”只是忽略其他作用后的近似。

曲面界面还能支持两侧的压力差。液滴越小，曲率效应往往越重要；液体表面的力与体内压强需共同满足平衡。Bush的讲义以毛细长度比较重力和界面作用，说明同一种液体在不同尺寸下会出现不同的主导机制。

参考：[2]

把细针轻放在水面，或观察水黾停在水上，可以看到弯曲液面沿接触线提供的力。这并不表示钢的密度变小，也不是仅靠通常的浮力解释所有支撑。接触几何、润湿状况以及是否破坏液面都会影响结果。

毛细管中的水面上升则同时涉及液体内部的内聚作用和液体与管壁的黏附作用。上升高度与表面张力、接触角、管半径和密度等有关，不能只用“吸力”笼统概括。换成不同液体或管壁材料，液面可以呈不同形状，甚至出现下降。

参考：[1]

黏度描述液体流动时对剪切形变速率的阻力，表面张力描述界面的力学与能量性质。黏稠的液体未必具有更大的表面张力，两种量的单位和测量方法也不同。液面像绷紧薄膜的比喻有助于入门，却不能把它当作具有固定分子骨架的固体弹性膜。

温度、组成以及表面污染会改变测量结果。表面活性物质可降低表面张力，其分布不均还会产生沿界面的应力并驱动流动。体相浓度并不是表面张力的另一种名称，测量应说明液体、温度与界面状态，不能把一个数值当作任何条件下都固定的常数。

参考：[1] [2]