>>> Перейти на полный размер сайта >>> Учебное особие по физикеПоверхностное натяжениеСвойство поверхности жидкости сокращаться можно истолковать как существование сил, стремящихся сократить эту поверхность. Молекула Для молекулы
Рис. 1 Равнодействующая сил, действующих на все молекулы, находящиеся на границе свободной поверхности, и есть сила поверхностного натяжения. В целом она действует так, что стремится сократить поверхность жидкости. Можно предположить, что сила поверхностного натяжения
Действительно, рассмотрим вертикальный прямоугольный каркас (рис. 2, а, б), подвижная сторона которого уравновешена. После извлечения рамки из раствора мыльной пленки подвижная часть перемещается из положения 1 в положение 2. Учитывая, что пленка представляет собой тонкий слой жидкости и имеет две свободные поверхности, найдем работу, совершаемую при перемещении поперечины на расстояние
Рис. 2 Следовательно, Согласно этой формуле единицей коэффициента поверхностного натяжения в СИ является ньютон на метр (Н/м). Коэффициент поверхностного натяжения a численно равен силе поверхностного натяжения, действующей на единицу длины границы свободной поверхности жидкости. Коэффициент поверхностного натяжения зависит от природы жидкости, от температуры и от наличия примесей. При увеличении температуры он уменьшается. При критической температуре, когда исчезает различие между жидкостью и паром, Примеси в основном уменьшают (некоторые увеличивают) коэффициент поверхностного натяжения.
Таким образом, за счет сил поверхностного натяжения поверхностный слой жидкости всегда находится в состоянии натяжения. Однако это состояние существенно отличается от натяжения упругой резиновой пленки. Упругая пленка растягивается за счет увеличения расстояния между частицами, при этом сила натяжения возрастает, при растяжении же жидкой пленки расстояние между частицами не меняется, а увеличение поверхности достигается в результате перехода молекул из толщи жидкости в поверхностный слой. Поэтому при увеличении поверхности жидкости сила поверхностного натяжения не изменяется (она не зависит от площади поверхности).
|