скачать doc
Урок 8 Поверхностное натяжение
Молекулы внутри жидкости окружены со всех сторон такими же молекулами.
Молекулы вблизи поверхности имеют соседей только с одной стороны поверхности.
М
олекула на поверхности испытывает значительно большее притяжение со стороны молекул жидкости, чем со стороны молекул воздуха. Поэтому результирующая сила, действующая на молекулу в поверхностном слое, направлена внутрь жидкости. Это сила поверхностного натяжения.
Э
та сила удерживает на поверхности воды водомерку, лезвие бритвы или иглу.Сила поверхностного натяжения:
действует вдоль поверхности жидкости;
стремится сократить поверхность до минимума;
перпендикулярна к линии, ограничивающей поверхность.
Коэффициент поверхностного натяжения σ
- сила, действующая на единицу длины контура, ограничивающего поверхность. σ = Fпн/ℓ
- работа изотермического образования единицы поверхности. σ = А/S
Легко доказать, что оба определения коэффициента поверхностного натяжения эквивалентны:
р
абота по преодолению поверхностного натяжения А'= - Fпов ∆x. С другой стороны, А'= —∆Епов, а ∆Епов = σ ∆S = σ ∆xℓ, где ℓ = 2d. Следовательно, - Fпов ∆x = - σ ∆xℓ, и σ = F/ℓ.К
оэффициент поверхностного натяжения зависит от природы граничащих сред; температуры.Для воды σ = 73∙10-3 Н/м
ртути σ = 465∙10-3 Н/м
мыла σ = 40∙10-3 Н/м
К
оэффициент поверхностного натяжения снижается при увеличении температуры, добавлении поверхностно-активных веществ (мыла). Если капнуть каплю шампуня между двумя плавающими в воде спичками, они начнут расплываться в разные стороны.Измерение коэффициента поверхностного натяжения с помощью капель
m0g = F; σ = Fпн/ℓ
Fпн = σℓ; ℓ=2πR
m0g = 2πRσ
отсчитав N капель и измерив их массу m
определяем массу одной капли m0 = m/N; σ = mg/2πRN
П
роиллюстрировать действие поверхностного натяжения можно следующим опытом.Возьмем проволочное кольцо. Две его точки соединим ниткой. Опустив кольцо в мыльный раствор, получим пленку, на которой будет лежать нитка. Прорвав пленку с одной стороны от нитки, мы увидим, как другая часть пленки сократится и натянет нитку
С
обственная форма жидкости. Стремлению поверхностного натяжения уменьшить поверхность жидкости обычно противодействуют другие силы. Например, капля жидкости почти никогда не является шаром, хотя шар имеет наименьшую из всех фигур поверхность при заданном объеме. Когда капля покоится на неподвижной горизонтальной поверхности, оказывается сплющенной. Сложную форму имеет и падающая в воздухе капля. И только капля, находящаяся в невесомости, принимает совершенную сферическую форму. Похожие условия созданы для капельки подсолнечного масла в воде с добавлением спирта. Капелька на поверхности воды плавает и имеет сплюснутую форму, при добавлении спирта плотность воды уменьшается, капля тонет и при этом принимает сферическую форму.
Смачивание - искривление поверхности жидкости у поверхности твердого тела
θ
- краевой уголК
апиллярность - подъем или опускание жидкости в капиллярахКапилляр - узкая трубка
Применение смачивания: капиллярная ручка, лак, краска, промокашка, фитиль свечки, полотенце
И
змерение коэффициента поверхностного натяжения с помощью капилляраmg = 2πR σ,
m=Vρ; V=Sh; S= πR2
Тогда ρ πR2hg = 2πR σ.
σ = ρgR h /2