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物質は気体，液体および固体の状態で存在しているが，気体と液体あるいは液体と固体などが共存している場合もある．気体と液体とが共存している場合，気体と液体とが接触する境界があるが，これを一般に「界面」と呼び，特に気体と液体との「界面」を表面という。最も身近な「表面」は，空気中に置かれたコップ内の水面である．ところで，水はあるときは水滴となり，あるときは毛管現象により管内を上昇する。これは水の表面にある「カ」が作用しているためであり，この力を表面張カと呼んでいる。水が毛管現象により管内を上昇するのは，管内の周囲で水を引っ張りあげる力が作用していることによるが，20℃の場合，この力は周囲1cmあたり，72.75dynとなる。これは，内径1mmのガラス管内の水を14．8mm引き上げる力である。 11．1 理論 気体に接する液体の表面は，あたかも薄い膜に覆われているかのような力が作用するが，そのカの原因は分子の引力である．気体の「表面」は分子の密度が小さいので，液体の表面のような張力は存在しない．液体中に毛細管を直立させると，図11．1に示すように，液体が上昇して，ある位置で止まる。これは管内の液柱が，張力のある膜で引っ張り上げられているのと同しである．図11．1のAの部分で考えると，上向きの矢印で示した力が作用して，高さhの液柱を引き上げていることになる．単位長さあたりの力をσとすると，全周では2πrσの力が作用し，これが引き上げられている液柱の質量πr2hρに作用する重力と釣り合っているから， 2πrσ＝πr2hρg （11．1） が成立する。ただしρは液体の密度，rは毛細管の半径，hは液柱の高さであり，gは重力の加速度である。これから．．． 推算例 【11．1】ペンゼンの20℃における表面張カを対応状態原理により求めよ． |
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表面張力をパラコール・対応状態原理などから求めます．計算例５題を掲載 |
表面張力のデータを掲載
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