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一個(gè)物體，提不變的情況下，呈球形的形狀能讓表面積最小。而作用于液體表面，使液體表面積縮小的力，稱為液體表面張力。表面張力產(chǎn)生的原因是：液體跟氣體接觸的表面存在一個(gè)薄層，叫做表面層，表面層里的分子比液體內(nèi)部稀疏，分子間的距離比液體內(nèi)部大一些，分子間的相互作用表現(xiàn)為引力。就象你要把彈簧拉開些，彈簧反而表現(xiàn)具有收縮的趨勢。正是因?yàn)檫@種張力的存在，有些小昆蟲才能無拘無束地在水面上行走自如。
1、毛細(xì)管現(xiàn)象
直徑很小兩端開口的細(xì)管豎直插入液體中，由于表面張力的作用，管中的面會發(fā)生上升或下降的現(xiàn)象，稱為毛細(xì)管現(xiàn)象。細(xì)管中的液面有時(shí)會上升，有時(shí)會下降，可以從液體分子和件壁分子間相互不同的作用加以說明。把液體分子間的吸引力稱為內(nèi)聚力，液體分子和固體壁面分子之間的吸引力稱為附著力。
當(dāng)玻璃細(xì)管插入水中時(shí)，由子水的內(nèi)聚力小于水同玻璃間的附著力，水將玻璃濕潤，并沿著壁面向上延伸，使液面向上彎曲成為凹面，再由于表。面張力作用，使液面有所上升，直到上升的水柱重量和表面張力的垂直分量相平衡為止。
當(dāng)玻璃細(xì)管插入水銀中時(shí)，由于水銀的內(nèi)聚力遠(yuǎn)大于水銀與玻璃的附著力，其結(jié)果與上述情況相反，水銀表面向下彎曲形成凸面，而且表面張力作用使液面下降了一段距離。毛細(xì)管中液面上升或下降的高度可以根據(jù)表面張力的大小來確定。
2、球形液滴
玻璃板上的水銀滴基本上呈球形，這是因?yàn)樗y滴外表面薄層內(nèi)所有的分子都處在高勢能狀態(tài)。計(jì)算表明，如使分子總勢能為極小，則表面必定呈圓球形。如果設(shè)法消除重力的影響，例如把液滴放在比重相同又與液滴不起化學(xué)反應(yīng)的另一種液體中，或在真空中自由下落，或在失重的人造衛(wèi)星與火箭的環(huán)境中，則液滴將呈現(xiàn)理想的球形。球面形的肥皂泡，荷葉上的球形露珠（題圖），也可以用相同的道理來解釋。
3、肥皂泡
始終狀態(tài)下也是球形的，這正是由于泡泡表面張力作用,各方向力相等就是肥皂水包住了一部分空氣,吹泡泡的時(shí)候，吹出的氣體小分子是隨便跑的，就是說每個(gè)地方都有同樣多的小分子想去，大家就像拔河一樣，就變成了一個(gè)球面，跟吹氣球是一樣的。如果你用針戳一下泡泡,就像氣球一樣,泡泡破出個(gè)洞,里面的氣體跑到外面,泡泡就破了。
但是,泡泡和氣球有一個(gè)本質(zhì)的不同.氣球是橡膠做的,放在手里抻一抻,是有彈性的,所以當(dāng)你向氣球里吹氣的時(shí)候,氣球會在一定范圍內(nèi)一點(diǎn)點(diǎn)的被撐大,但因?yàn)橛袕椥圆粫频簟?/p>
4、漣波
漣波也叫液體表面自由波，是液體自由表面上此起彼伏的波浪運(yùn)動。液體自由表面是指江河、湖泊、海洋以及開口容器中的液體等接觸大氣的液面。液體自由表面波和其他機(jī)械運(yùn)動波一樣，是質(zhì)點(diǎn)振動在介質(zhì)中的傳播。靜止的液體自由表面是水平的，但在極輕微的局部擾動下，水平狀態(tài)就會被破壞，出現(xiàn)波浪運(yùn)動。
液體自由表面一離開平衡狀態(tài)，液體的重力和表面張力等就會發(fā)揮回復(fù)力的作用，促其返回平衡位置，從而形成液體質(zhì)點(diǎn)的振動和振動的傳播（即波）。起回復(fù)力作用的液體的重力和表面張力在液體自由表面波動中所起的作用往往不是同等的。液體的表面張力又稱毛細(xì)力，其大小取決于液體及其表面的曲率。如果自由表面波的波長比波高大得多，在波動過程中自由表面的曲率便很小，因而表面張力也很小。在這種情況下，可以忽略表面張力的影響，只考慮重力的作用，這種液體自由表面波稱為重力波。反之，若波長極短，波動過程中自由表面的曲率很大，因而表面張力也很大。
表面張力系數(shù)σ是在溫度T和壓力p不變的情況下吉布斯自由能G對面積S的偏導(dǎo)數(shù)：其中，吉布斯自由能的單位是能量單位，因此表面張力系數(shù)的單位是能量/面積。即液體表面相鄰兩部分之間，單位長度內(nèi)互相牽引的力。如液面被長度為L的直線分成兩部分，這兩部分之間的相互拉力F是垂直于直線L，并與表面相切。比例系數(shù)σ就是液體的表面張力系數(shù)，它表示液體表面相鄰兩部分間單位長度的相互牽引力。
表面張力系數(shù)單位是N/m。
如果液體表面積增大ΔS，液體表面自由能增加ΔE，則表面張力系數(shù)σ等于增加單位表面積時(shí)，外力所需作的功，也可用下式表示σ=ΔE/ΔS。這說明，表面張力系數(shù)σ在數(shù)值上等于增加單位表面積時(shí)所增加的表面能，在等溫條件下能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能的表面內(nèi)能部分，在熱力學(xué)中稱為表面自由能。從能的角度看，表面張力系數(shù)σ就是增加單位表面時(shí)所增加的表面自由能。液體表面張力系數(shù)的性質(zhì)表現(xiàn)為：
1.液體不同表面張力系數(shù)不同。例如，密度小的，容易蒸發(fā)的液體表面張力系數(shù)小，如液氫和液氦；已熔化的金屬表面張力系數(shù)則很大；
2.表面張力系數(shù)隨溫度的升高而減小，近似地為一線性關(guān)系；
3.表面張力系數(shù)的大小還與相鄰物質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)有關(guān)；
4.表面張力系數(shù)還與雜質(zhì)有關(guān)，加入雜質(zhì)可促使液體表面張力系數(shù)增大或減小。一般說來醇、酸、醛、酮等有機(jī)物質(zhì)大都是表面活性物質(zhì)，比水的表面張力系數(shù)小得多。例如，在鋼液結(jié)晶時(shí)，加入少量的硼，就是為了促使液態(tài)金屬加快結(jié)晶的速度。
毛細(xì)現(xiàn)象中液體上升、下降高度。h的正負(fù)表示上升或下降。
浸潤液體上升，接觸角為銳角；不浸潤液體下降，接觸角為鈍角。
上升高度h=2*表面張力系數(shù)*cos接觸角/（液體密度*重力加速度g*毛細(xì)管半徑r）。
液體表面張力的測定方法分靜力學(xué)法和動力學(xué)法。靜力學(xué)法有毛細(xì)管上升法、du Noüy 環(huán)法、Wilhelmy 盤法、旋滴法、懸滴法、滴體積法、最大氣泡壓力法;動力學(xué)法有震蕩射流法、毛細(xì)管波法。其中毛細(xì)管上升法和最大氣泡壓力法不能用來測液- 液界面張力。Wilhelmy 盤法, 最大氣泡壓力法, 震蕩射流法, 毛細(xì)管波法可以用來測定動態(tài)表面張力。由于動力學(xué)法本身較復(fù)雜, 測試精度不高, 而先前的數(shù)據(jù)采集與處理手段都不夠先進(jìn), 致使此類測定方法成功應(yīng)用的實(shí)例很少。因此, 迄今為止, 實(shí)際生產(chǎn)中多采用靜力學(xué)測定方法。
1、毛細(xì)管上升法
測定原理：
將一支毛細(xì)管插入液體中, 液體將沿毛細(xì)管上升, 升到一定高度后, 毛細(xì)管內(nèi)外液體將達(dá)到平衡狀態(tài), 液體就不再上升了。此時(shí), 液面對液體所施加的向上的拉力與液體向下的力相等。則表面張力 ：γ=ρghr/(2cosθ)
式中γ為表面張力, r 為毛細(xì)管的半徑, h 為毛細(xì)管中液面上升的高度, ρ為測量液體的密度, g 為當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣? θ為液體與管壁的接觸角。
2、最大氣泡壓力法
若在密度為ρ的液體中, 插入一個(gè)半徑為r的毛細(xì)管, 深度為t, 經(jīng)毛細(xì)管吹入一極小的氣泡, 其半徑恰好與毛細(xì)管半徑相等。此刻, 氣泡內(nèi)壓力最大。根據(jù)拉普拉斯公式, 氣泡最大壓力為：
