知識が真実を隠す。

　

表面張力 　タレに浮かんだ薬味のネギがお互いにくっついたり椀の縁に寄り添ってきます。
  • コップに水を注ぐと初めは中心部が周囲より低いのに縁にくると盛り上がります。
  • ガラスは汚れてくると曇りやすくなります。
  • きれいなガラス食器は水が玉にならず曇りません。
  • 水銀はガラス容器の中で縁が低くなります。

　もっともっと多くのことが「表面張力」の"ひとこと"で片づけられ、テストで正解とされていきます。でも、しばしば逆の現象として現れています。果たして「表面張力」という言葉を知っていることが理解に役立っているのでしょうか？それは「表面張力のため」という知識だけで不思議を発見し、その理由を追い求める気力を奪っているとしたら・・・

【表面張力の簡単な説明】

　表面張力、これは界面張力としばしば呼ばれます。この方が応用範囲が広そうなのですが・・

　すべてのこの世の物質には他の物質との境界を持っています。これを界面といいます。水と空気のような場合しばしば表面と呼ばれますが、同じ事です。

    　さて、スライドグラスの上に滴らした水を良く観察すると下のようになっています。

    　ここで水の表面張力を考えてみましょう。

　　
　　曇り止めを塗った場合　　　　　　　ケミカルワイパーを塗った場合


    　どうも水の表面張力だけで説明するのは無理があるようです。だって水は変わらなくて変えたのはスライドグラスの表面だけですから・・・・。ひょっとしてガラスの表面張力も考慮する必要が有りそうですね。ガラスに表面張力ってあるのでしょうか？・・。まあ、とりあえず表面らしきところに表面張力があると仮定してみましょう。


　　青は水の表面張力 　　　　
　　赤はガラス/水の表面張力　
　　緑はガラス/空気の表面張力

　表面張力は、しばしば界面張力といわれます。界面(すなわち二つの物質の境界面)は、一方の物質内の構成分子にとって、内部の構成分子とは異なっています。それは、一方に相手がいないという状況です。そして、接している他の物質を構成している分子との結びつきがあります。この力関係が界面の性質を決定付けています。
　ある物体の界面張力とは、そのような力関係が観察される現象を言い表しているあくまで仮想的な力です。

　

　もう一度、スライドグラスの上に滴らした水を良く観察してみましょう。


汚れたガラス


きれいなガラス


ケミカルワイバー処理


力関係
　ガラスの容器に水を入れると縁が盛りあがるのは、ガラス/空気の界面の張力がガラス/水の界面張力より大きいため上向きに引き上げられます。
　これは引き上げられた高さにしたがって水/空気の界面張力の向きが下向きにかわりガラス/水の界面張力の合力とつりあうところまでつづきます。
　ガラス容器に入れた水銀や、ケミカルワイパーを塗ったコップに入れた水面の縁が下がるのは液体/ガラスの界面張力の方が、ガラス/空気の界面張力よりも大きいためです。
　コップになみなみと水を注ぐと、水面が盛り上がってもあふれないのも、左図のように考えると理解できると思います。

　「コップの中では水を持ち上げる」という現象と「縁を越えても水があふれない」という一見矛盾する現象も界面張力をこのように考えると矛盾なく説明することができます。