弯曲界面产生的额外附加压力，在力学分析上应该和哪个力平衡？

高等渗流力学中，毛管力的本质应该是弯曲界面产生的额外附加压力。这个额外附加压力的本质是什么？施力物体是什么？受力物体是什么？

在毛细管插在水中，水面上升至平衡后，受力分析。可以说毛管力和水平面上毛细管内液柱重力平衡。那这时候，毛管力的受力物体是该液柱，那施力物体呢？难道说是“弯曲液面”本身？

也看过力学分析，对表面张力进行分解，有用杨氏方程的，但是还是总觉得有不明确的地方。希望好心人能够详细解答。

虽然用大篇幅介绍了表面物理化学里面的概念，然而对题主重要的问题却是错误的解答。

错误是，表面张力的施力物体怎么可能是大气呢？表面张力的性质只和液滴本身和内部的分子作用力有关。设想一个场景，逐步减少空气中的气体含量，在液体沸腾之前，其液体的表面张力是不会发生变化的。所以液体表面张力和气体之间并没有相关性。即使液滴在微重力的真空下挥发，也是以球形挥发。液滴的球形就是表面张力存在的标志，所以真空下的液滴依然存在表面张力。与空气无关。

我的回答是，小液滴保持球形，其表面张力的施力物体是体相中的分子，受力物体是处于液滴表面的分子。液体表面的分子收到液体内部的分子的引力得不到平衡，就体现为表面张力。所以体相中的分子才是施力物体，而表面的分子时受力物体，其作用效果是表面上发生的液滴收缩呈球形的力学现象。

可以想象，这种不平衡会导致表面层的液滴向体相收缩。那么液滴为什么不能持续收缩呢？这个力怎么达到平衡呢？原因当然时分子间还存在斥力。当表面张力使表面层的分子收缩时，收缩到一定程度时与分子斥力达到平衡。总体系达到能量最低状态，即液滴保持球形，或者界面表面积最小的状态。

对于毛细管中的液体上升的现象，其施力物体是固体表面的分子，受力物体是固液气界面处的液体分子。对于毛细管液面下降的现象，其施力物体是液体界面的液体分子。

具体分析如下：

本讨论涉及到三相界面的力学相互作用。使用杨氏方程固然可以很好地解释界面现象，但是要想分析所谓的施力和受力物体，还是要从分子相互作用开始分析。如下图左图所示，假设加入毛细管后，其平面仍为平的，草莓视频在线播放可以分析气固液界面处的水分子来分析液面的行为。

自由界面处的水分子只受到水分子的作用，如a处所示。而对于b处界面分子。其左侧的分子被固体分子替代，这个替代产生了固液分子作用力（F1）与液液分子作用（F2）的差别，这个差别使液面运动。

比如，当固体对液体分子吸引力较大时，即所谓的亲水界面，也是表面能高的界面，F1会大于F2, 所以液面会上升，直到与重力平衡。即毛细管内液面上升现象。同时侧面的作用力差别也会使液面更靠近固体。所以此时的施力物体是固体界面分子。作用效果是液面上升。

毛细管上升原理

那么对于液液分子作用（F2）大于固液分子作用(F1)的情形呢？比如把毛细管插入到汞液体中，界面就会下降。这个作用就是垂直方向上的F1小于F2引起的，同时侧面的作用力差别使液面远离固体。如下图所示。所以此时的施力物体是液体界面分子。作用效果是液面下降。

毛细管下降原理