Физика. 10 класс. Поверхностное натяжение

• Жидкости отличаются от газов и твердых тел отсутствием кристаллической решетки.  

• Молекулы в жидкостях движутся хаотично и притягиваются друг к другу, что делает их почти несжимаемыми.  

• Жидкости текучи и принимают форму сосуда, в котором находятся.  

• В жидкости молекулы в поверхностном слое испытывают силы, которые не компенсируются, что приводит к их втягиванию в глубину.  

• Это создает натяжение поверхности, что называется поверхностным натяжением.  

• Для создания свободной поверхности жидкости требуется работа, которая идет на увеличение потенциальной энергии молекул.  

• Поверхностная энергия — это избыточная энергия молекул в поверхностном слое.  

• Поверхностная энергия пропорциональна площади поверхностного слоя и зависит от коэффициента поверхностного натяжения.  

• Коэффициент поверхностного натяжения определяется родом жидкости и температурой.  

• Силы поверхностного натяжения стремятся уменьшить площадь свободной поверхности и направлены по касательной к ней.  

• Пример: иголка на поверхности жидкости удерживается силами поверхностного натяжения.  

• Сила поверхностного натяжения равна произведению коэффициента поверхностного натяжения на длину границы поверхности.  

• Пример: капля на поверхности жидкости удерживается силами поверхностного натяжения по периметру трубки.  

• Смачивание происходит, когда молекулы жидкости притягиваются слабее, чем к молекулам твердого тела.  

• Несмачивание возникает, когда молекулы жидкости притягиваются сильнее, чем к молекулам твердого тела.  

• Краевой угол — это угол между касательными к поверхности жидкости и твердого тела.  

• В случае смачивания угол острый, в случае не смачивания — тупой.  

• Капилляр — это тонкая трубка, в которой возникает подъем или опускание жидкости.  

• В тонких трубках капиллярные явления заметны сильнее, чем в толстых.  

• Вода смачивает стекло, что приводит к подъему жидкости в капиллярах.  

• Ртуть не смачивает стекло, что вызывает опускание уровня жидкости.  

• Это связано с явлением поверхностного натяжения и искривлением поверхности жидкости.  

• Мениски могут быть вогнутыми при смачивании и выпуклыми при не смачивании.  

• В тонких трубках искривление менисков заметно больше, чем в широких сосудах.  

• Жидкость под искривленной поверхностью подвержена дополнительному давлению.  

• Это давление называется давлением Лапласа и рассчитывается по формуле Лапласа.  

• Формула Лапласа: p = 2σ/r, где σ — коэффициент поверхностного натяжения, r — радиус мениска.  

• Для расчета высоты подъема или глубины опускания жидкости используется формула Жюрена.  

• Формула справедлива как для подъема, так и для опускания жидкости.  

• Подъем жидкости тем больше, чем больше коэффициент поверхностного натяжения и тоньше капилляр.  

• Капиллярные явления играют важную роль в природе, быту и технике.  

• Они используются в губках, полотенцах, впитывающих жидкостях и питании растений.  

• На этом завершается раздел молекулярной физики, и начинается новый раздел об электричестве.