Таким образом, величина « » может рассматриваться не только как удельная свободная поверхностная энергия, но и как сила, отнесённая к единице длины контура, ограничивающего поверхность.

Поверхностное натяжение в сильной степени определяется химической природой вещества. У неполярных веществ « » меньше, так как малы силы межмолекулярного взаимодействия, у полярных веществ « » больше – велики силы межмолекулярного взаимодействия.

Задача №2.1

Используя зависимость поверхностного натяжения жидкости от температуры, (табл.) определите внутреннюю энергию и энтропию поверхностного слоя, теплоту образования единицы поверхности и критическую температуру. Какие выводы следуют из линейного характера зависимости = f(T) и отрицательного знака температурного коэффициента поверхностного натяжения? Вещество – n-ксилол

V	*10-3	t, ⁰C	T, K	* 10-3, кг/м3
12	-	-	-	-
	28,31	20	293	0,7022
	27,22	30	303	0,6942
	26,13	40	313	0,6860
	25,06	50	323	0,6778
	24,02	60	333	0,6694

Внутренняя полная поверхностная энергия вычисляется по уравнению . На основании объединённого уравнения 1-го и 2-го законов термодинамики можно записать = *dT (2). Из (2) выразим

= - = (3)

= (4). В выражение (4) подставим (3): = (5)

Следовательно, = -T (6)

Величину из (6) подставляем в уравнение (1): (7). Уравнение (7) – это уравнение Гиббса-Гельмгольца, выражающее зависимость всех термодинамических свойств поверхностного слоя от температуры. – температурный коэффициент поверхностного натяжения. Он характеризует величину, на которую изменяется поверхностное натяжение с увеличением температуры (иногда обозначается )

Эту величину находят графически путём построения графика зависимости на = f(T)

Температурный коэффициент поверхностного натяжения имеет знак «-». Это свидетельствует о том, что с увеличением температуры величина поверхностного натяжения уменьшается. Уменьшение поверхностного натяжения с ростом температуры обусловлено тем, что тепловое движение молекул возрастает, между ними увеличивается расстояние и ослабляется межмолекулярное взаимодействие (для индивидуальных жидкостей).

Для растворов уменьшение поверхностного натяжения с ростом температуры объясняется возрастанием взаимной растворимости компонентов фаз.

– такая температура, при которой исчезает различие между фазами, система становится гомогенной и все термодинамические параметры стремятся к 0.

Критическую температуру более точно вычисляют по уравнению Этвеша:

= К( -Т), где – мольный объём , [м³/моль]

К – коэффициент пропорциональности, который в системе СИ равен для неполярных веществ К=2,1*10^-7, для полярных веществ: К < 2,1*10^-7. Для веществ с большой молярной массой K > 2,1*10^-7

Зависимость индивидуальных жидкостей от поверхностного натяжения выражается уравнением: , где a – величина, обратная по знаку температурного коэффициента поверхностного натяжения, =Т_зад-Т_ст.

Т.к. = = - ; Н/м*к