2.1 表面张力与表面活性

自然界中，任何物质都以气体、液体和固体三种状态存在，他们之间不可避免会发生接触，两相接触就会产生接触面。当任意两相接触时, 两相之间决非是一个没有厚度的纯几何面，而是一个具有相当厚度的过渡区，这一过渡区通常称之为界面。

若其中一相为气体，这种界面通常称为表面。

但由于历史的原因, 这两个概念常常混用。

常见的界面有：气-液界面，气-固界面，液-液界面，液-固界面，固-固界面。

 

液体总是有自动收缩而减小表面积，从而降低表面自由能的趋势。

荷叶的表面附着着无数个微米级的蜡质乳突结构。用电子显微镜观察这些乳突时，可以看到在每个微米级乳突的表面又附着着许许多多与其结构相似的纳米级颗粒，科学家将其称为荷叶的微米－纳米双重结构。正是具有这些微小的双重结构，使荷叶表面与水珠儿或尘埃的接触面积非常有限，因此便产生了水珠在叶面上滚动并能带走灰尘的现象。而且水不留在荷叶表面。

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2.1.1 表面张力和表面自由能

任何分子都会受到来自周围分子的吸引力，如图所示，液相中分子所受的引力互相平衡，合力为零。由于气相中的分子浓度低于液相，使得界面上的分子从上面受到的引力作用要比从下面受到的引力作用小，他们所受到的合力不再为零，因此，液体表面分子总是处在向液体内部拉入的引力作用下，因此，液滴总是要收缩。

由于表面层分子的受力情况与本体中不同，因此如果要把分子从内部移到界面，或可逆的增加表面积，就必须克服系统内部分子之间的作用力，对系统做功。

温度、压力和组成恒定时，可逆使表面积增加dA

所需要对系统作的功，称为表面功。