Наиболее характерным свойством жидкости, отличающим ее от газа, является то, что на границе с газом жидкость образует свободную поверхность, наличие которой приводит к возникновению явлений особого рода, называемых поверхностными.На каждую молекулу жидкости действуют силы притяжения со стороны окружающих ее молекул.На молекулу расположенную внутри жидкости, действуют силы со стороны таких же молекул, и равнодействующая этих сил близка к 0.Для молекулу находящейся частично на поверхности эти равнодействующие отличны от нуля и направлены они внутрь жидкости перпендикулярно к ее поверхности. Таким образом, все молекулы жидкости, находящиеся в поверхностном слое, втягиваются внутрь жидкости. Но пространство внутри жидкости занято другими молекулами, поэтому поверхностный слой создает давление на жидкость и малек. жидк. стремятся перейти в глубь (молекулярное давление).Молекулы поверхностного слоя жидкости обладают дополнительной потенциальной энергией по сравнению с молекулами внутри жидкости- поверхностной энергией. Очевидно, что величина поверхностной энергии тем больше, чем больше площадь свободной поверхности.
|
|
Пусть площадь свободной поверхности изменилась наΔS, при этом поверхностная энергия изменилась на ΔWP=αΔS,где α — коэффициент поверхностного натяжения. Так как для этого изменения необходимо совершить работу A=ΔWP;A= αΔS α=A/ΔS; [α]=1Дж/м2
Коэффициент поверхностного натяжения — величина, числено равная работе, совершенной молекулярными силами при уменьшении площади свободной поверхности жидкости на единицу.
Жидк. стремится уменьшить свою S свободной поверхности,стрем. к форме шара.
Поверхностное натяжение
Равнодействующая сил, действующих на все молекулы, находящиеся на границе поверхности, и есть сила поверхностного натяжения. Она действует так,что стремится сократить поверхность жидкости.Сила поверхностного натяжения Р прямо пропорциональна длине I поверхностного слоя жидкости;Рассмотрим вертикальный прямоугольный каркас.подвижная часть перемещается из положения 1 в положение 2.Найдем работу, совершаемую при перемещении поперечины на расстояние h, А = 2Fh, где F — сила, поверхностного натяжения. А = 2α ΔS = 2αLh. 2Fh=α2Lh F=αL α=F/L.[α]=H/м
FНАТ 2
h L
FТЯЖ
Коэффициент поверхностного натяжения(α) численно равен силе поверхностного натяжения, действующей на единицу длины границы свободной поверхности жидкости.α зависит от природы жидкости, от температуры и от наличия примесей.При Т крит. α=0. Ткритическое- это темп. при которой исчезает разница между жидкостью и ее насыщ. паром.Примеси, в основном, уменьшают α.