20. Властивості поверхні рідини. Поверхневий шар. Поверхневий натяг……

Поверхневий шар рідини відрізняється від внутрішніх шарів тим, що його молекули з одного боку мають зовсім інших сусідів, ніж молекули інших шарів. На межі з повітрям рідина має вільну поверхню, по якій молекули рідини контактують з нечисленними молекулами повітря. Дії молекул інших шарів рідини на молекулу якогось внутрішнього шару скомпенсовані, а на молекулу поверхневого шару — ні. Завдяки результуючим силам   молекули внутрішніх шарів тягнуть униз молекули поверхневого шару, створюючи таким чином поверхневий натяг. Сила поверхневого натягу прямо пропорційна довжині l границі рідини з іншою речовиною:  ;  . Коефіцієнт  називають поверхневим натягом. Якщо границя контакту не лінійна, то  , де   — поверхнева енергія, S — площа контакту.  .  Поверхневий шар, тонкий шар речовини поблизу поверхні зіткнення двох фаз (тіл, середовищ), що відрізняється за властивостями від речовин в об'ємі фаз.

Змочуваність – явище взаємодії поверхні мінеральних частинок з молекулами води під впливом неврівноважених сил молекулярного притягання на по-верхні мінеральної частинки. Змочуваність залежить від величини вільної пове-рхневої енергії частинки. Будь-яка рідина складається з молекул, які притягу-

ються одна до одної. Коли рідина стикається з твердою поверхнею, молекули рідини починають взаємодіяти

з молекулами твердого тіла. Якщо сили притягання між молекулами самої рідини виявлються більшими, ніж

сили притягання між молекулами рідини та молекулами твердого тіла — кажуть, що рідина не змочує тіло. У такому випадку рідина збирається на поверхні у крапельки. Вода не змочує жирні поверхні, ртуть не змочує

скло. Якщо ж сили взаємодії між молекулами рідини виявляються меншими, ніж взаємодія між молекулами рідини та тіла — кажуть, що рідина змочує тіло. У цьому випадку рідина розтікається по поверхні тіла. Вода змочує чисте скло, папір, тканину, нафта змочує жирні поверхні, а гас змочує більшість поверхонь.

Капілярний ефект - явище підвищення або зниження рівня рідини у капілярах в порівнянні з тим значенням, яке вимагає закон сполучених посудин.

Капілярний ефект виникає через зниження або збільшення тиску рідини під меніском, який утворюється при змочуванні рідиною стінок капіляра.

Величина підвищення або зниження h залежить від радіуса капіляра r, а також від кута змочування рідиною стінок 

,

де   - коефіцієнт поверхневого натягу рідини,   - густина рідини, g - прискорення вільного падіння.

Приклад капілярного ефекту - всмоктування розлитої води серветкою.

Добавочное давление в точке поверхности зависит от средней кривизны в этой точке и даётся формулой Лапласа:

Здесь R_1,2 — радиусы главных кривизн в точке. Они имеют одинаковый знак, если соответствующие центры кривизны лежат по одну сторону от касательной плоскости в точке, и разный знак — если по разную cторону. Например, для сферы центры кривизны в любой точке поверхности совпадают с центром сферы, поэтому

R₁ = R₂ = R

Для бульбашки, що має дві поверхні –зовн і вн- лапласів тиск дор.: *2