Поверхностное натяжение

1.

2.

На границе с газом жидкость
образует свободную
поверхность, наличие которой
приводит к возникновению
явлений, называемых
поверхностными.
На каждую молекулу жидкости действуют силы притяжения со
стороны окружающих ее молекул.
M1:равнодействующая сил со стороны таких же молекул близка к
нулю.
M2: равнодействующие сил отличны от нуля и направлены внутрь
жидкости, перпендикулярно к ее поверхности.
Все молекулы жидкости, находящиеся в поверхностном слое,
втягиваются внутрь жидкости. Но пространство внутри жидкости
занято другими молекулами, поэтому поверхностный слой создает
давление на жидкость (молекулярное давление).

3.

Чтобы переместить молекулу M3,
расположенную непосредственно под
поверхностным слоем, на поверхность,
необходимо совершить работу против
сил молекулярного давления.
Молекулы поверхностного слоя
жидкости обладают дополнительной
потенциальной энергией по сравнению с
молекулами внутри жидкости. Эту
энергию называют поверхностной
энергией.
Поверхностная энергия тем больше, чем больше площадь свободной
поверхности.
Пусть площадь свободной поверхности изменилась на ΔS, тогда,
где σ — коэффициент поверхностного натяжения.
Так как для этого изменения необходимо совершить работу A=ΔWp,
то A=σ⋅ΔS, тогда
1 Н/м = 1 Дж/м2

4.

Любая система, предоставленная сама себе, стремится занять такое
положение, в котором ее потенциальная энергия наименьшая, то
жидкость обнаруживает стремление к сокращению свободной
поверхности.
Поверхностный слой жидкости все время стремится сократить площадь
своей поверхности до минимальных размеров, возможных при данном
объеме.

5.

Поверхностный слой жидкости представляет собой как бы
эластичную растянутую пленку, охватывающую всю жидкость
и стремящуюся собрать ее в одну «каплю».
σ-коэффициент поверхностного натяжения
[1 Н/м = 1 Дж/м2 ]
Коэффициент поверхностного натяжения
можно определить, как силу, действующую на единицу длины
контура, ограничивающего участок поверхности раздела, и
направленную касательно к поверхности по внутренней
нормали к контуру :

6.

7.

Примеси в основном уменьшают (некоторые увеличивают)
коэффициент поверхностного натяжения.
Поверхностное натяжение зависит:
А) от рода жидкости
Б) наличия примесей
В) от температуры (при высокой температуре
коэффициент поверхностного натяжения стремится к
нулю.)
Мыло и синтетические моющие
средства уменьшают
поверхностное натяжение воды.
При растворении сахара в воде
поверхностное натяжение
увеличивается.