Question

В чем причина поверхностного натяжения?

Выходит, что свойства вещества на поверхности и внутри отличаются. Почему?

Answer 1

В школе же это объясняли. Рассмотрите молекулу (например воды), которая находится внутри объёма жидкости. Её притягивают к себе все окружающие (соседние) молекулы (для упрощения, тоже воды). Поскольку их много, и они со всех сторон, то в результате равнодействующая сил притяжения, действующих на данную молекулу, равна нулю, поэтому в среднем можно считать, что на рассматриваемую молекулу никакие силы не действуют.

<hr />

Теперь рассмотрим молекулу на поверхности жидкости (допустим, наверху). Соседние молекулы воды притягивают её к себе, но все они расположены ниже, поэтому равнодействующая сил притяжения этих молекул не равна нулю, и направлена внутрь объёма жидкости. Конечно, можно возразить, что эту молекулу воды притягивают к себе молекулы воздуха, но сила взаимодействия с молекулами воздуха неизмеримо меньше, и вообще, молекулы газов хаотически двигаются, сталкиваются как между собой, так и с молекулами воды на поверхности, но это взаимодействие не "вытягивает", а наоборот, как бы "вбивает" рассматриваемую молекулу воды внутрь объёма.

Таким образом, все молекулы воды на поверхности стремятся уйти внутрь объёма, и таким образом сократить поверхность. Вот таким образом межмолекулярные взаимодействия приводят к возникновению поверхностного натяжения. Разумеется, это справедливо не только для воды, а для любой жидкости (и даже для твёрдых тел).