Контрольные вопросы:
Каковы особенности поверхностного слоя жидкости? Почему молекулы поверхностного слоя обладают дополнительной потенциальной энергией?
Что представляет собой радиус и сфера молекулярного действия?
Какой должна быть потенциальная энергия системы при равновесии?
Почему площадь поверхности жидкости принимает всегда минимально возможное значение?
Почему мелкие капли жидкости шарообразны, а у крупных форма отличается от сферической?
Почему поверхностный слой подобен растянутой резиновой пленке? А в чем заключаются различия?
Как действует сила поверхностного натяжения на кольцо в данной лабораторной работе?
Поясните сущность явления смачивания.
Почему возникает дополнительное давление под искривленной поверхностью жидкости? Запишите формулу Лапласа.
Выведите формулу, по которой находится высота подъема жидкости в капилляре.
Приложение к лабораторной работе № 11
Свойства поверхностного слоя. Мениск. Дополнительное давления, обусловленное кривизной поверхности жидкости. Капиллярные явления.
1. Демонстрация действия сил поверхностного натяжения.
Стремление жидкости сократить размер свободной поверхности, подобно растянутой упругой пленке, хорошо видно в следующем опыте.
Опыт № 1.
К проволочной дуге 1 прикреплена нить 2. Если окунуть дугу и нить в мыльный раствор, то поверхность пленки устанавливается минимальной (рис.7,а) при растягивании нити крючком 3 поверхность пленки увеличивается (рис.7,б)
Если отпустить нить, то вновь поверхность пленки уменьшится до минимума (даже прикрепив к крючку3 небольшой груз) (рис.7,а).
Если нить достаточной длины, то поверхность уменьшится до нуля (подумайте, чем мыльная пленка отличается от резиновой).
В таком сокращении площади поверхности пленки явно видно действие сил поверхностного натяжения.
2. Мениск. Явление смачивания.
П
оверхность
жидкости у стенки сосуда искривляется
– образуется мениск. Это явление вызвано
различием коэффициентов поверхностного
натяжения на границах жидкость - пар,
жидкость - твердое тело, пар – твердое
тело.
На частицу воды А действуют три силы поверхностного натяжения. В зависимости от того, каково соотношение этих сил, реализуется та или иная форма поверхности – вогнутый или выпуклый мениск.
Краевой угол
для вогнутого мениска острый
,
для выпуклого – тупой
.
Форма мениска связана с явлением смачивания. Если силы взаимодействия молекул твердого тела и жидкости сильнее, чем молекул жидкости, то жидкость смачивает твердое тело, мениск вогнутый.
В противоположном случае мениск выпуклый, жидкость не смачивает твердое тело.
Листья и стебли растений не смачиваются благодаря покрывающему их тонкому воскообразному налету – кутикуле. Поэтому не размокают под дождем листья деревьев, стога сена и т.д., водонепроницаемы соломенные и камышовые кровли и т.д.; перья и пух водоплавающих птиц обильно смазаны жировыми выделениями особых желез и поэтому водонепроницаемы.
Опыт № 2.
Нанесите каплю воды на чистое стекло и на полиэтиленовую пленку. Поясните наблюдаемые явления.