肥皂泡与专业人士的基本修为

386016094

应该说，起泡是增加了表面能，但是并不意味着比表面能（表面张力）也增加，因为表面积也增加了。起泡，说白了就是克服液体内部分子对于表面分子的作用力做功从而增加表面能。而表活剂，能使得界面不平衡的分子力场得到一定程度的平衡，那么增加表面积所需做的功比不用表活剂时要少，也就更易于起泡。对于液体的表面张力的理解，我的看法就是，界面的分子力场越不平衡，表面张力就越大，增加表面积做的功就越多，越难起泡，分子力场约平衡，表面张力就越小，增加表面积做的功就越少，越易于起泡。

Joseph

386016094 发表于 2014-4-18 11:33
应该说，起泡是增加了表面能，但是并不意味着比表面能（表面张力）也增加，因为表面积也增加了。起泡，说白 ...

谢谢专业的解读。

我是这个方面的初学者，通过仔细阅读你的帖子确实更能理解界面张力和表面张力的作用了。

Joseph

很高兴看到李老师的这种态度， 不论他是否有跟我们不同的见解，至少他没有坚持自己肯定是正确的——这是开启技术讨论的开放思维，为李老师鼓掌。

smartdou

对于泡泡而言，泡泡受的附加压力不是上式
附加压力=2×表面张力/泡泡半径
而是
附加压力=4×表面张力/泡泡半径
在压力，温度都不变的情况下，溶液性质一定时，空气与水的表面张力基本是不变的，何来表面张力一会大，一会小之说。要想生成大泡泡就要降低水与空气的表面张力，降低泡泡的内外附加压力。

smartdou

一、某网站对表面张力的定义是不正确的

原网站原文：
"表面张力，也叫表面自由能，教材上的解释是，液体内部的分子受力平衡，而位于界面上的分子受力不平衡，当把液体分子A从内部移动到界面时需要做功，因此，界面上的分子比内部的分子能量多，多余的能量就是表面自由能。"

正确的定义几位已经在上面给出了较准确的定义。
其实，表面张力不是表面自由能，表面张力是单位面积上的表面自由能。

二、某网站讨论了下面两个问题
（1）表活剂的作用
原网站原文：
“在水中加入表面活性剂为何会降低界面张力？水分子属于极性物质，靠范德华力凝聚在一起。表面活性剂为两性分子，一端为极性端，另一端为非极性端。加入水中的表面活性剂分子会聚集在界面上定向排列，极性端伸入水中，非极性端伸入气中。非极性端占据了一部分界面面积，致使界面上分子间的吸引力减弱，从而降低了界面张力。这种情况下界面受到的拉伸作用不是很强，水驱油过程就是如此。”



楼上多位专家、朋友都已经讨论了较多关于泡泡生产的原因，最主要的一条就是表活剂降低了表面张力，才能形成泡泡。另外，可以明确的说，没有表活剂就不会产生泡泡。要想产生更大的泡泡就需要能降低空气与水的表面张力的表活剂，不同的表活剂产生的表面张力不同，表面张力越低，泡泡越大。

上面的公式变形有
R=4*表面张力/附加压力
由上式可以看出：表活剂一定，溶液体系与空气形成的界面的表面张力是一定的，要制出大泡泡，附加压力就要越小。

（2）泡泡为何风吹不破

原网站原文：

“但是，当界面受到强大的拉伸作用被拉成薄膜甚至是单分子层时，界面上的分子排列方式也发生了变化，大分子顺层排列，增强了界面的强度，也提高了界面张力的数值。这大概就是泡泡为何风吹不破的原因吧。”


本人认为：上面的解释是不正确的，如果泡泡收到拉伸，表面张力增大，泡泡就会泡灭。
在无风力，风压等于0时，其实泡泡不破的条件是：
泡泡内总压力=附加压力+泡泡的外压
在有风力，风压不得等于0时，泡泡不破的条件是：
泡泡内总压力=附加压力+泡泡的外压+风压
风压的估算公式Pw=V^2/1.6
式中：Pw—为风压，Pa; V—风速，m/s;
3级风：5.4m/s;
5级风：10.7m/s；
10级风：28m/s。
计算得：Pw（3级风）=18.23Pa；Pw（5级风）=71.56Pa；Pw（10级风）=504.1Pa。

从上面计算看出：低于3级风的话，泡泡不应该被吹破。

Joseph

经窦老师提醒我也去查看了李老师的博文，有一句话特别有问题：

界面张力或表面张力，从受力分析上可能更容易理解。松弛状态下的界面不受力，界面张力为0，界面受到拉伸时界面张力增大。

界面张力或者表面张力是液体分子间引力内聚特征的外现，不会因为界面的受力与否而产生或者消失（界面张力为 0），更不会因为界面的形变而产生差异。真正造成界面张力差异的是溶液中表面活性剂的量的大小。

其实，界面张力或者表面张力，以及由界面张力计算而来的毛管压力都是基于液体自身性质的一种力，不是响应力。


试想：如果界面张力将会因为松弛状态下而为零，那么我们平常讨论的毛管压力是直接计算自界面张力的，那么是不是意味着在我们人类没有介入石油开发的时候不存在毛管压力呢？或者两端压力平衡的岩样之间的毛管压力为零呢？

其实李老师去找找自己编写的教材关于界面张力和毛管压力部分去看看就会知道为什么这么多油藏工程和油田开发人员会质疑他对于表面张力的理解了，并不需要我们再多提醒。

smartdou

Joseph 发表于 2014-4-20 23:17
经窦老师提醒我也去查看了李老师的博文，有一句话特别有问题：
界面张力或者表面张力是液体分子间引力内聚 ...

该网站解释越来越离谱，还解释出什么界面松驰，什么界面张力等于零的怪论。如果界面张力等于零的话，是两种不同相态混相的条件。请问，什么样松驰能使空气与水混相呢？其实，真正界面物理化学中所谓零界面张力是指两相不存在界面的现象。
您提到一些经典教材，不少也都是抄来抄去，里面云云，有时就不问津了。