29. Поверхностное натяжение. Метод капель.

Силы взаимодействия молекул быстро убывают с расстоянием. Поэтому можно считать, что каждая молекула взаимодействует только с теми, которые лежат внутри сферы радиуса r - сферы молекулярного действия, с центром в данной молекуле. Если некоторая молекула А находится глубоко внутри жидкости, то силы, действующие на нее со стороны других молекул, взаимно компенсируются.

На молекулу В, лежащую в верхнем слое жидкости, действует некоторая сила притяжения F направленная внутрь жидкости. Таким образом, на каждую молекулу, лежащую на расстоянии, меньше r, от поверхности жидкости, со стороны других молекул действует сила, направленная внутрь жидкости. Молекулы поверхностного слоя находятся в среднем на больших расстояниях друг от друга, чем молекулы внутри жидкости. Жидкость в поверхностном слое всегда находится в растянутом, напряженном состоянии, и поэтому на границу свободной поверхности жидкости действует сила поверхностного натяжения жидкости, направленная касательно к поверхности жидкости: , где L – длина контура, ограничивающего поверхность жидкости. Коэффициент δ, характеризующий свойства поверхности жидкости, называется коэффициентом поверхностного натяжения. Коэффициент поверхностного натяжения определяется и через силу поверхностного натяжения. Второе определение коэффициента поверхностного натяжения: коэффициент поверхностного натяжения численно равен силе поверхностного натяжения, действующей на единицу длины контура, ограничивающего поверхность жидкости.

30. Смачивание и несмачивание. Краевой угол. Капиллярные явления.

Поверхностное натяжение на границе различных сред играет важную роль в поверхностных явлениях. Если жидкость находится в сосуде, то, кроме свободной поверхности, существует еще граница раздела между жидкостью и твердым телом –

с тенками сосуда. Если силы взаимодействия молекул жидкости между собой больше силы взаимодействия молекул жидкости с молекулами твердого тела, то результирующая сила направлена вглубь жидкости. Такую

жидкость называют несмачивающей. Свободная поверхность

жидкости у краев стенки сосуда будет выпуклой. Если сила

взаимодействия молекул жидкости между собой меньше силы

взаимодействия молекул жидкости с молекулами твердого тела,

то результирующая сила, действующая на молекулы жидкости,

находящуюся у стенки твердого тела, направлена в глубь

т вердого тела. Такие жидкости называют смачивающими.Свободная поверхность жидкости у краев стенки сосуда будет вогнутой. Количественной

оценкой смачивания служит краевой угол. Краевым углом

называется угол Q, составленный стенкой сосуда и

касательной к поверхности жидкости, проведенной из точки

пересечения поверхности жидкости со стенкой сосуда. При

с мачивании твердого тела жидкостью краевой угол лежит в пределах:

. Если жидкость является несмачивающей, то краевой угол

лежит в пределах

Капиллярные явления. В узких трубках (капиллярах)

вследствие смачивания или несмачивания жидкостью

стенок капилляра кривизна поверхности жидкости

(т.е. мениск) становится значительной. Возникающее при

этом дополнительное давление D р вызывает заметное

поднятие или опускание уровня жидкости. В случае

смачивания силы притяжения, действующие между молекулами твердого тела и жидкости, заставляют ее подниматься по стенке сосуда, вследствие чего примыкающий к стенке участок поверхности жидкости принимает вогнутую форму. Капиллярные явления играют большую роль в медицине. Чтобы жидкость не только втягивалась в капилляр, а вообще проникала в поры, необходим малый краевой угол. При большой величине краевого угла предметы

будут оставаться сухими. Ниже приведены примеры, которые демонстрируют роль капиллярности и смачивания.

1.Системы, где нужен малый краевой угол (желательно при большом поверхностном натяжении): кровь на бинтах (гигроскопичность ваты), капли от насморка на слизистой оболочке носа, слюна на пище. Растворитель для краски на сухом порошке красителя, жидкая краска на окрашиваемых поверхностях (различные цвета таблеток) и т.д.

2.Системы, где нужен большой краевой угол: вода на стеклах очков (мелкие капли быстрей испаряются), защитные кремы и т.д.