Question

在“[”形铁丝框架上有一可以自由滑动的细铁丝ab，如图，铁丝长L=20cm，框上布着液膜，使液膜表面积增加△S=200cm²，需要做多少功？（液体表面在单位长上的表面张力α=7.2×10^-4N/m，摩擦可以不计）

Answer 1

解：液膜形成表面张力，使液膜有收缩趋势，要使液膜表面积增大，必须是外力克服表面张力做功。由于液膜是两个液面，所以作用在ab杆上的表面张力F=α·L·2=2αL，克服表面张力做功W=Fs'=2αLs'=2α·△S/2=α·△S=1.44×10^-5 J
由上面讨论，液体表面积的变化要通过做功，做功是能量转化的量度，所以一定表面积的变化与一定的能量变化对应，即一定的表面积与一定的能量状态对应，表面积变化了必实现了一定能量的变化。如雨滴落在湖面上，雨滴表面积减小，实现了能量转化，一场大雨后水温会有上升，这就是雨滴表面积的缩小转化为水的内能的缘故。