物体表面的粒子和内部粒子所处的环境不同,因而所具有的能量不同。例如,在液体内部,每个离子都均匀地被邻近粒子包围着,使来自不同方向的吸引力相互抵消,处于力平衡状态。处于液体表面的粒子却不同,液体的外部是气体,气体的密度小于液体,故表面离子受到来自气体分子的吸引力较小,而受到液体内部粒子吸引力较大,使它在向内向外两个方向受到的力不平衡。这样是表面分子受到一个指向液体内部的拉力,因此,液体表面有自动收缩到最小的趋势。
如果要把液体内部的粒子迁移到表面上来,则需要克服向内的拉力而做功。当这些被迁移的粒子形成新的表面时,所消耗的这部分功就转变成表面内粒子的势能,使体系的总能量增加。表面粒子比内部粒子多出的这部分能量称为表面能。
实践证明,不仅在液体和气体的表面上存在着表面能,而且在任何两相界面上均存在着界面能。在胶体分散体系中,分散质颗粒具有很大的总表面积,故相应地具有很大的表面能。
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