肌肉与脂肪的密度：胖子 表面张力大 瘦子

肌肉与脂肪的密度：胖子 表面张力大 瘦子· Part 4：浸润，分子间的爱恨情仇 ·进一步地，就涉及到一个问题：不同物质的表面张力的大小与什么有关呢？在定性上，我们可以引入称为亲和度的概念，它反映了界面两侧物质亲疏关系。如果两侧的物质很亲和，那么待在内部和表面其实区别不大，毕竟大家都合得来，因此表面张力相对较小。反之，如果两侧的物质关系很疏远，表面张力会很大。而这，正是浸润现象产生的根源。图13 重力与张力的竞争不难想象，如果张力很强，液滴就会维持住近似球形的形状而不坍塌。如果张力很弱，无法与重力抗衡，液滴就会破碎。回到吹泡泡的问题，之所以一般要蘸肥皂水而非纯水，就是因为纯水的表面张力较小，不足以与液膜所受的重力抗衡。然而在太空中，重力不再作用，水膜便可以稳定存在了！图14 太空中的水膜

图11 表面分子有进入内部的趋势

在液滴的表面，每个分子都会受到沿切线的表面张力，效果上相当于每个分子（如A和C）都在拉周围的分子（如B）。B受到的周围表面分子的力的合力指向内部，有进入内部的趋势。这种张力的作用使得液滴尽可能维持着接近球形的状态，即拥有尽可能小的表面积。然而，重力起到另一种作用。

图12 重力的作用

重力的作用希望每个水分子都处在尽可能低的地方，显然呈现近似球形的形状并不是重力势能最低的情况。因此，表面张力与重力之间便存在着竞争。

图13 重力与张力的竞争

不难想象，如果张力很强，液滴就会维持住近似球形的形状而不坍塌。如果张力很弱，无法与重力抗衡，液滴就会破碎。回到吹泡泡的问题，之所以一般要蘸肥皂水而非纯水，就是因为纯水的表面张力较小，不足以与液膜所受的重力抗衡。然而在太空中，重力不再作用，水膜便可以稳定存在了！

图14 太空中的水膜

进一步地，就涉及到一个问题：不同物质的表面张力的大小与什么有关呢？在定性上，我们可以引入称为亲和度的概念，它反映了界面两侧物质亲疏关系。如果两侧的物质很亲和，那么待在内部和表面其实区别不大，毕竟大家都合得来，因此表面张力相对较小。反之，如果两侧的物质关系很疏远，表面张力会很大。而这，正是浸润现象产生的根源。

· Part 4：浸润，分子间的爱恨情仇 ·

浸润现象，这个词可能大家比较陌生，但是对应的物理现象非常常见。比如下图所示的防水衣服以及公交车车窗上的水滴就是非浸润和浸润代表性的场景。

图15 生活中的浸润与非浸润现象

仔细观察上面的场景，我们发现并不是只存在两种物质（准确的说应是物相，因为空气有复杂的成分），而是三种——一种作为基底的固体、一种液体和环境中的气体。因此，我们面对的浸润问题中所涉及到的界面也不是一种，而是两两之间组成的三种。