Question

在“[”形鐵絲框架上有一可以自由滑動(dòng)的細(xì)鐵絲ab，如圖，鐵絲長L=20cm，框上布著液膜，使液膜表面積增加△S=200cm²，需要做多少功？（液體表面在單位長上的表面張力α=7.2×10^-4N/m，摩擦可以不計(jì)）

Answer 1

解：液膜形成表面張力，使液膜有收縮趨勢(shì)，要使液膜表面積增大，必須是外力克服表面張力做功。由于液膜是兩個(gè)液面，所以作用在ab桿上的表面張力F=α·L·2=2αL，克服表面張力做功W=Fs'=2αLs'=2α·△S/2=α·△S=1.44×10^-5 J
由上面討論，液體表面積的變化要通過做功，做功是能量轉(zhuǎn)化的量度，所以一定表面積的變化與一定的能量變化對(duì)應(yīng)，即一定的表面積與一定的能量狀態(tài)對(duì)應(yīng)，表面積變化了必實(shí)現(xiàn)了一定能量的變化。如雨滴落在湖面上，雨滴表面積減小，實(shí)現(xiàn)了能量轉(zhuǎn)化，一場(chǎng)大雨后水溫會(huì)有上升，這就是雨滴表面積的縮小轉(zhuǎn)化為水的內(nèi)能的緣故。