2015-02-18
887
Из-за сохранения объёма жидкость способна образовывать свободную поверхность. Такая поверхность является поверхностью раздела фаз данного вещества: по одну сторону находится жидкая фаза, по другую — газообразная (пар), и, возможно, другие газы, например, воздух.
Если жидкая и газообразная фазы одного и того же вещества соприкасаются, возникают силы, которые стремятся уменьшить площадь поверхности раздела — силы поверхностного натяжения. Поверхность раздела ведёт себя как упругая мембрана, которая стремится стянуться.
Поверхностное натяжение может быть объяснено следующим образом.
Поведение молекулы внутри жидкости и молекулы, находящейся у поверхности раздела (например, жидкость–газ), различно. Равнодействующая всех сил, действующих на молекулу, находящуюся внутри жидкости, со стороны всех соседей в среднем равна нулю (см. рисунок 10.2, стрелками обозначены силы, действующие на молекулу со стороны других молекул, которые её окружают). Если молекула находится на поверхности жидкости, то она взаимодействует с меньшим числом молекул, т.к. нет воздействия на данную молекулу со стороны газа на границе раздела. Вблизи поверхности раздела действуют силы поверхностного натяжения, которые втягивают молекулу внутрь жидкости.
Рисунок 10.2. Силы, действующие на молекулу, находящуюся в глубине жидкости, и на поверхности жидкости
Таким образом, поверхностное натяжение может быть объяснено притяжением между молекулами жидкости. Каждая молекула притягивает другие молекулы, стремится «окружить» себя ими, а значит, уйти с поверхности. Соответственно, поверхность стремится уменьшиться.
Поэтому мыльные пузыри и пузыри при кипении стремятся принять сферическую форму: при данном объёме минимальной поверхностью обладает шар. Если на жидкость действуют только силы поверхностного натяжения, она обязательно примет сферическую форму — например, капли воды в невесомости.
Маленькие объекты с плотностью, большей плотности жидкости, способны «плавать» на поверхности жидкости, так как сила тяготения меньше силы, препятствующей увеличению площади поверхности.
Контрольные вопросы
1. Сравните структурные свойства жидкостей с газом и твёрдыми веществами.
2. Перечислите основные свойства жидкостей.
3. Как определяется плотность и удельный вес жидкости?
4. Какие параметры характеризуют упругие свойства жидкостей?
5. Объясните понятие вязкости жидкостей. Каково влияние на нее температуры?
6. Как связаны между собой коэффициенты динамической и кинематической вязкости?
7. Объясните явление температурного расширения жидкости. Чем отличается в этом отношении поведение воды?
8. Чем объясняется поверхностное натяжение жидкости?
