Повърхностното напрежение на течността

Повърхностното напрежение на течността.

течен слой повърхност.

Всички течности и твърди вещества се ограничават до външната повърхност, където те са в контакт с фазите с различен състав и структура, например, с пара, или друга течност твърдо тяло.

Свойствата на това вещество в повърхността на интерфазата. дебелина от няколко ширини атоми или молекули, различни от свойствата в етапа на обем.

Вътре в обема на чисто вещество в твърдо, течно или газообразно състояние всеки самата молекула заобиколен подобни молекули.

В граничния слой, молекулите са в комуникация или с различен брой молекули (в сравнение с други взаимодействие вещество в обем). Това се случва, например, течен граница със пара.

Средната стойност на получените молекулни атрактивни силите, приложени до молекула, която е в края на флуида до нула. На фигурата по-долу, тази молекула е определен М1.

Случайни колебания на получената сила M1 молекулата изпълняват случаен движение в течността.

Ситуацията е различна с молекулите в повърхностния слой на течността.

Помислете молекула разположен директно в интерфейса. Фигурата се обозначи своята М2.

Ако кръгли М2 молекули да описват обхвата на молекулно действие, в тази област ще бъде в центъра на много други молекули, които ще взаимодействат с нашия молекула. Радиусът на подобна сфера на приблизително 10 -9 m.

М2 молекули в долната полукълбо ще бъдат много молекули, а в горната част - значително по-малко, както е в долната течност, и най-добре - пара или въздух.

Поради това, в продължение на получените молекула М2 молекулните сили на привличане в долната полукълбо е много по-голям от резултантната на молекулните сили в горната полукълбо. Силите, които действат в горния полукълбо толкова малки, че те могат да бъдат пренебрегвани.

Ако ние считаме, че друга молекула, в сравнение с М2 ще бъде малко по-"удави" в течността, но и в повърхностния слой. Означаваме му М3.

Тъй като в горната полукълбо M3 ще бъде други течни молекули, те ще привлече М3 към себе си и частично неутрализират сила молекулното привличане, М3 са в долната полукълбо.

В резултат на това общото резултантната сила действа върху М3 е по-малко от общото резултантната М2.

Както ще бъде насочена в получената течност перпендикулярно на нейната повърхност.

По този начин, всички течни молекули на повърхностния слой с дебелина равна на радиуса на молекулните действията на течност се изготвят навътре.

Но пространството вътре в течността използва други молекули следователно създава повърхностен слой на налягането на течността, която се нарича молекулно налягане.

Енергия повърхностен слой покритие течност.

Тъй като течни молекули в своята повърхностен слой, който се изготвя в течността, тяхната потенциална енергия по-голяма от тази на молекулите в течността.

Това допълнително потенциалната енергия на повърхността на течния слой от молекули, наречени свободна енергия. Благодарение на нейната работа може да се направи на намаляване на свободната повърхност на течността.

Обратно, за да доведе молекулите вътре в течността на повърхността, е необходимо да се преодолее съпротивлението на молекулните сили, т.е. произвеждат работа, което е необходимо за увеличаване на свободната енергия на повърхностния слой на течността.

В същото време, промяната в свободната енергия е пряко пропорционално на промяната в областта на повърхността на течността.

Тъй като всяка система спонтанно влиза в държавата, в която потенциалната му енергия е минимално, а след това течността спонтанно преминава в състояние, в което му зона, свободна повърхност има поне стойност.

Например, капка дъжд или мъгла във въздуха поема формата на сфера, с форма, съответстваща на най-ниското ниво на свободна енергия.

Повърхностното напрежение

повърхностното напрежение - количество характеризиращи зависимостта на работата на молекулните сили случва промяна на свободната повърхност на течността и на квадрата на промените на повърхността.

σ - повърхностно напрежение коефициент

А - работата на молекулните сили на промяна в областта на повърхността на течността

ΔS - промяна в областта на повърхността на течността

σ измерва ефективност с намаляване на молекулните сили течност повърхност на единица.

Коефициент на повърхностното напрежение зависи от вида на течност и условията на околната среда, например температура.

Повърхностно напрежение

M1 молекула. който е разположен на повърхността на течността, тя взаимодейства не само с молекулите в течността, но също така и с молекули на повърхността на течността, разположен в областта на молекулярната действие.

За молекула M1 Получената R на молекулните сили насочена по повърхността на течността е нула, и М2 молекула. разположен на ръба на повърхността, R е различен от нула.

Фигурата показва, че сила R, перпендикулярна на границата на свободната повърхност и допирателна към повърхността.

Molecular сили, насочени по повърхността на течния качеството на всяка затворена линия на свободната повърхност на течността нормална към тази линия по такъв начин, че те са склонни да се намали течна повърхност, ограничена от затворена линия.

Това може да се илюстрира от следния експеримент.

Засилено с дължина стоманена нишка пръстен L.

Ако затягане на пръстена на сапун филм, конецът е свободно поставен върху този филм (фиг. А). Площта на повърхността на филма сапун ще се определя от контура на рамката.

Ако почивка сапун филм върху долната страна нишката, след това нарязани на повърхността молекулните сили, ogrnichennuyu сега горната част на контура и конец. В този случай нишката ще бъде опъната (фиг. В).

Силата се дължи на взаимодействието на течни молекули, което води до намаляване в областта на неговата свободна повърхност, и се насочва тангенциално към тази повърхност се нарича повърхностно напрежение.

Молекулно сила налягане е прибран навътре от повърхността молекулите на течните и повърхностното напрежение сили намали свободна повърхност, т.е. затворен формира "прозорец" на повърхността.

По този начин, повърхностния слой на течността е винаги в състояние на напрежение. Все пак, това условие не може да се сравнява с напрежението на разтегнатата еластична филма. Еластични сили увеличават с увеличаване на площ на филма опъната и повърхностното напрежение на повърхността на течността са независими.