30.Поверхностное натяженние. Коэфициент поверхностного натяжения. Кривые углы. Смачивание и несмачивание

Поверхностное натяжение – стремление вещества уменьшить избыток своей потенциальной энергии на границе с другой фазой.

Коэффициент поверхностного натяжения σ численно равен силе поверхностного натяжения, действующей на единицу длины границы свободной поверхности жидкости.

σ = F/l

Краевой угол - угол между плоскостью касательной к поверхности жидкости и поверхностью твердого тела. 

Внутри краевого угла всегда находится жидкость. При смачивании он будет острым, а при несмачивании – тупым.

 Смачивание — явление, возникающее вследствие взаимодействия молекул жидкости с молекулами твердых тел.

Смачивание бывает двух видов :

- Иммерсионное (поверхность твердого тела контактирует с жидкостью)

- Контактное ( состоит из трех фаз – твердая, жидкая, газообразная)

Несмачивание - поверхностное явление, возникающее при соприкосновении жидкости с твердым телом и проявляющееся в стремлении жидкости сократить поверхность ее соприкосновения с твердым телом, что приводит к появлению на несмачиваемой поверхности твердого тела капель жидкости.

31.Разность давлений по разные стороны изогнутой поверхности жидкости .Формула Лапласа . Капиллярные явления

Уравнение Лапласа — дифференциальное уравнение в частных производных. Втрёхмерном пространствеуравнение Лапласа записывается так:

и является частным случаем уравнения Гельмгольца.

Уравнение рассматривают также в двумерном и одномерном пространстве. В двумерном пространстве уравнение Лапласа записывается:

Одномерное пространство

В одномерном вещественномпространстве уравнение Лапласа, сводящееся к равенству нулю второй производной, имеет общим решениемлинейную функцию:

где  — произвольные постоянные.

  Капиллярные явления - физические явления, обусловленные действием поверхностного натяжения на границе раздела несмешивающихся сред. К капиллярным явлениям относят обычно явления в жидких средах, вызванные искривлением их поверхности, граничащей с др. жидкостью, газом или собственным паром. Искривление поверхности ведёт к появлению в жидкости дополнительного капиллярного давления D_p, величина которого связана со средней кривизной r поверхности уравнением Лапласа: D_p = p₁ — p₂ = 2s₁₂/r, где (s₁₂ — поверхностное натяжение на границе двух сред; p₁ и p₂ — давления в жидкости 1 и контактирующей с ней среде (фазе) 2. В случае вогнутой поверхности жидкости (r < 0) давление в ней понижено по сравнению с давлением в соседней фазе: p₁ < p₂ и D_p < 0. Для выпуклых поверхностей (r > 0) знак Dp меняется на обратный. Капиллярное давление создаётся силами поверхностного натяжения, действующими по касательной к поверхности раздела. Искривление поверхности раздела ведёт к появлению составляющей, направленной внутрь объёма одной из контактирующих фаз. Для плоской поверхности раздела (r = ¥) такая составляющая отсутствует и D_p = 0.

      Капиллярные явления охватывают различные случаи равновесия и движения поверхности жидкости под действием межмолекулярных сил и внешних сил (в первую очередь силы тяжести).

      Высота поднятия жидкости в капиллярной трубке hопределяется уравновешиванием лапласовского и гидростатичесого давлений:

      Высота подъёма (опускания) уровня жидкости в капилляре будет равна:

, где

• ρ - плотность жидкости

• σ - поверхностное натяжение

• R - радиус сферической формы мениска

•