109年:呼治儀器(1)

有關液體表面張力(surface tension)的敘述,下列何者正確?

A溫度越低,液體的表面張力越小
B表面張力是指作用在增加液體暴露於介面(interface)的表面積
C屬於液體分子間的凝聚力(cohesive force)
D全血的表面張力較血漿大

詳細解析

本題觀念

液體表面張力(surface tension)是液體界面抵抗表面積增加的性質,微觀上來自液體分子彼此之間的凝聚力(cohesive force)。液體內部分子四周都有鄰近分子,受到的吸引力大致互相抵消;表面分子缺少外側鄰近分子,因此受到較大的向內合力,使液面傾向維持較小面積。這個概念要把「性質的定義」和「分子層次的來源」分開記憶,題目問的是後者。

溫度也會影響表面張力。升溫使分子熱運動增加,分子間凝聚作用的相對影響減弱,所以表面張力通常下降;降溫時則通常上升。表面張力可用單位長度上的力表示,也可理解為增加單位面積所需的能量,常用單位是 mN/m。

選項分析

  • A:錯誤。 液體溫度降低時,分子熱運動減弱,分子間凝聚作用相對明顯,表面張力通常會增加。因此「溫度越低,表面張力越小」把溫度效應的方向說反了。這是一般趨勢,實際數值仍會受液體種類與測量溫度影響。

  • B:錯誤。 表面張力不是「作用在增加表面積」的一個動作或單一作用力。較精確的說法是:它是界面抵抗面積增加的性質;若以能量觀點描述,增加單位表面積需要相應能量,若以力學觀點描述,則可用界面上每單位長度的力表示。選項缺少「抵抗」與單位量的概念,定義不完整,不能作為正確敘述。

  • C:正確。 表面分子受到內側分子的吸引,形成指向液體內部的不平衡凝聚力;液體分子間的這種凝聚作用,

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