26. Смачивание и несмачивание

Поверхностное натяжение на границе раз-личных 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 – стенками 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 жидкос-ти 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 твердого тела.

Такие жидкости называютсмачивающими

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 смачивании 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 Dр 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.

27. Вязкость жидкости

Рассмотрим поток жидкости или газа, в котором скорость течения во всех точках одинакова по направлению, но меняется по величине вдоль перпендикуляра к скорости.

Можно сказать, что поток разделяется на параллельные между собой слои, движущиеся с различной скоростью, но параллельно друг другу

Вследствие теплового движения молекулы пере-ходят из одного слоя в другой, перенося с собой импульс (p = mv) своего направленного движения.

За счет переноса импульса от быстрых слоев к медленным и наоборот, происходит изменение импульса слоев (быстрые слои замедляются, медленные ускоряются).

Процесс, приводящий к выравниванию скоростей течения различных слоев, называется внутренним трением или вязкостью.

Основное уравнение (уравнение Ньютона), описывающее внутреннее трение, выглядит следующим образом:

Величину h называют коэффициентом внутреннего трения или коэффициентом вязкости.

Для многих жидкостей вязкость зависит только от температуры и давления. Эти жидкости называются ньютоновскими.

Неньютоновскими жидкостями являются жидкости, у которых при постоянной температуре и давлении вязкость зависит от градиента скорости и других факторов. К неньютоновским жидкостям относится, например, кровь.

Вязкость жидкости определяет силу сопротивления жидкости движению в ней тел.

Так, сила сопротивления движению шарика радиуса r при малых скоростях движения v находится по уравнению Стокса: