本文开始介绍渗透探伤的物理化学基础

渗透探伤的物理化学基础第一部分

渗透探伤的物理化学基础第二部分

以下为渗透探伤的物理化学基础第一部分内容：

液体分子间作用力、表面张力、弯曲液面附加压强、细管现象

2.1 分子论

2.1.1 分子运动论

宏观物体由大量分子组成、分子在永不停息地运动、分子间存在互相作用力

2.1.2 最小能量理论

分子动能、分子势能、物体的内能

2.1.3 自然界的三种物质形态

气态、液态和固态

不同的物质介质相接触，出现界面。一般存在如下几种界面：

液－－气界面、固－－气界面、液－－液界面和液－－固界面。

人们习惯于把有气相参与组成的相界面叫表面，其他的相界面称界面。因此常称液－－气界面为液体表面，固－－气界面为固体、表面。

在液－－气表面，把跟气体接触的液体薄层称为表面层。

在液－－固界面，把跟固体接触的液体薄层称附着层。

表面层的分子，一方面收到液体内部分子的作用，另一方面受到气体分子的作用。附着层的分子，一方面受到液体内部分子的作用，另一方面，受到固体分子的作用。

2 .2 渗透探伤的物理化学基础-表面张力和表面张力系数

体积一定的几何形体中，球体的表面积最小。因此，一定量的液体从其它形状变为球形时，就伴随着表面积的减小。另外，液膜也有自动收缩的现象。这些都说明液体表面有收缩到最小面积的趋势。这是液体表面最基本的特性。

根据力学知识，液体能够从其它形状变为球形是由于有力的作用。把这种存在于液体表面，使液体表面收缩的力称为液体的表面张力。表面张力一般用表面张力系数表示。

表面张力系数α为任一单位长度上的收缩表面的力，也常称为表面张力。它和液体表面相切且垂直于液体边界。它是液体的基本性质之一，以牛顿/米（N/m）为单位。

一定成分的液体，在一定的温度下有一定的表面张力系数α 值。不同的液体，α 值是不同的。一般液体的α 值随温度上升而下降；少数金属熔融液体（铜、镉）的表面张力系数随温度上升而增高。容易挥发的液体，表面张力系数更小，含有杂质的α 值也小。

表面张力的产生机理：

液体分子作用间的作用力

液体表面层分子和内部分子互相作用示意图间图2-1。

分子作用半径r ：分子作用力所能达到的最大距离，图2-1分子作用球：半径为r的球形作用范围。

在图2-1中，MN为液体与气体的分界面，A、B及C为液体中处于不同位置的分子。分子A处于液体内部，分子B靠近液体表面，分子C处于液体表面。分子B距液体表面MN的距离小于分子作用半径r，分子C距表面MN的距离为0，即分子作用球只有一半部分在液体内部，而另一半部分在液体之外。在液体之外，分子作用力就是液面上的气体分子对分子B和C的作用力，其大小与液体内分子作用力相比可以忽略不计。在液体内部，分子B、C的分子作用球内的分子，对分子B、C的作用力较大，不能忽略。因此，分子B、C的合力不为零。合力R的方向指向液体内部。分子距离液面MN距离越小，合力R就越大。

分子A处于液体内部，在液体中有大量的其它分子处于分子A的分子作用球内，这些分子作用于分子A上的引力指向各个不同方向，总体上这些引力是互相抵消的，其合力为零。所以，在图2-1中，R1>R2>R3

综上所述，每一个到液体表面的距离小于分子作用半径r的分子，都受到一个指向液体内部的力的作用，而这些分子组成的表面层，即由表面分子及近表面分子组成的液体表面层，都受到垂直于液面而且指向液体内部的力的作用。这种作用力就是液体表面层对整个液体施加的压力，其实质是液体分子间的作用力。液体表面越小，受到这种力作用的分子数目越少，系统的能量相应越低，系统就越稳定。于是液体表面有自行收缩的趋势。

另外，处于液体表面的分子，分布比较稀疏，表面分子间存在互相吸引的力，这样，就使得液体表面能够实现自行收缩。这些就是液体表面张力产生的机理。因此，液体分子间的互相作用力是表面张力产生的根本原因。