界面是指两相接触的约几个分子厚度的过渡区,常见的两相界面有:气-液界面、气-固界面、液-液界面、固-液界面和固-固界面。任何不相溶两相间的张力叫界面张力(Interfacial Tension),有时界面张力也特指液-液界面间的张力。表面张力(Surface Tension)是界面张力的一种特殊形式,是指气-液或气-固界面间的张力。而液体表面张力(Liquid Surface Tension)则专指凡作用于液体表面,使液体表面积缩小的力。用符号γ或γL表示,单位有牛顿/米(N/m)、毫牛/米(mN/m)和达因/厘米(dyn/cm),其1×10-3N/m=1mN/m=1dyn/cm。
表面张力是由物态内部的分子(或原子)间的相互吸引力导致的,以液体为例,处于液体表面层中的分子比液体内部稀疏,其分子间的相互作用力表现为引力,因此液体表面层中的分子受到指向液体内部的力的作用,使得液体表面层犹如张紧的橡皮膜,有收缩趋势,从而使液体尽可能地缩小它的表面面积。由于球面是同样体积下面积最小的几何形状,因此在表面张力的作用下,液滴总是力图保持球形。正是因为这种张力的存在,有些小昆虫才能无拘无束地在水面上行走自如。
通常液体的表面张力自其液体表面形成之后,随着时间的推移而有所变化。在新的液体表面形成的瞬间,经过约1sec以上时的表面张力,称作静态表面张力;在1sec以下的表面张力称作动态表面张力。
液体张力的存在使得界面两边的压力不再相同,这一压力差的大小取决于界面张力及界面的曲率,可用杨-拉普拉斯方程(Young-Laplace Equation)式来描述:
ΔP=γ×[(1/R1)+(1/R2)] (1)
(1)式中ΔP为界面间的压力差;γ为液体张力系数;R1和R2为主要曲率半径。