基本介紹
定義
産生單位面積新表面所作的功： y=dw/ds
産生(或擴張)單位表面積所需做的可逆功。若增加的表面積為dA,可逆功為δω,則σ=δ...再看表面熵項，由于表面原子排列比内部疏松，原子間鍵合有些減弱，表面更容易産生空位和吸附原子，因此，無論振動熵還是組态熵都有所增加，隻是該項對表面自由。
物質
物質的表面具有表面張力σ，在恒溫恒壓下可逆地增大表面積dA，則需功σdA，因為所需的功等于物系自由能的增加，且這一增加是由于物系的表面積增大所緻，故稱為表面自由能或表面能。
也可以這樣理解，由于表面層原子朝向外面的鍵能沒有得到補償，使得表面質點比體内質點具有額外的勢能,稱為表面能。
内能改變
由于物體表面積改變而引起的内能改變，單位面積的表面能的數值和表面張力相同，但兩者物理意義不同。
表面能是創造物質表面時對分子間化學鍵破壞的度量。在固體物理理論中，表面原子比物質内部的原子具有更多的能量，因此，根據能量最低原理，原子會自發的趨于物質内部而不是表面。
表面能的另一種定義是，材料表面相對于材料内部所多出的能量。把一個固體材料分解成小塊需要破壞它内部的化學鍵，所以需要消耗能量。如果這個分解的過程是可逆的，那麼把材料分解成小塊所需要的能量就小塊材料表面所增加的能量相等，即表面能增加。
但事實上，隻有在真空中剛剛形成的表面才符合上述能量守恒。因為新形成的表面是非常不穩定的，他們通過表面原子重組和相互間的反應，或者對周圍其他分子或原子的吸附，從而使表面能量降低。
例子：比如東西放時間長了會發現有灰塵附着，就是因為灰塵附着降低了物體的表面積，從而降低了物體的表面能，物質能量都有自動趨向降低，保持穩定的特點。
能級
能量守恒
砸碎石頭，就增大了石頭的表面能，但是同時你也做了功，能量守恒。
大學化學的解釋是表面層分子比内部分子多出一部分能量稱為表面能。
表面能級：晶體内部原有的三維周期性在表面處中斷而形成的電子能級，又稱表面态。
特殊的性質
由于表面層中的電子所處的表面勢場與三維晶體内部不同，電子态就表現出特殊的性質。
理論上， 常把傳統的能帶計算法（見能帶理論）應用于表面薄層，以計算電子能量和波函數。描述表面電子态的波函數隻存在于表面幾個原子層的區域内，進一步深入内部時，波函數迅速衰減。從化學鍵模型看，表面能級起源于表面原子朝外方向具有不飽和的價鍵，稱為懸挂鍵。
主要實驗
懸挂鍵
這些懸挂鍵可提供電子或吸收電子，相當于半導體中的施主雜質和受主雜質（見半導體），從而形成與施主能級或受主能級相當的表面能級。表面能級可位于體能帶的禁帶區内，也可位于允許帶内，後者稱為共振态。
清潔表面
清潔表面的表面能級稱為本征表面态。當表面 結構改變、表面吸附外來原子、或表面層存在各種缺陷時，表面能級的密度和分布均會發生明顯變化。研究表面能級的起源、密度和分布，以及與表面結構的關系是表面物理學的基本内容之一。研究表面能級的主要實驗手段有光電子能譜、離子中和譜等。
