1.3. Свойства жидкости.

Смачивание и несмачивание.

При соприкосновении жидкости и твердого тела, необходимо учитывать как силы взаимодействия между молекулами самой жидкости, так и силы взаимодействия между молекулами жидкости и твердого тела.

Рисунок 17.

Смачивание наблюдается в том случае, когда силы взаимодействия между молекулами жидкости и твердого тела больше, чем силы взаимодействия между молекулами самой жидкости (вода и стекло).

Q – краевой угол или угол смачивания, угол между касательной к поверхности жидкости и твердой поверхностью при смачивании меньше 90º. Жидкость при этом стремиться увеличить площадь соприкосновения с твердой поверхностью (рис.17).

Рисунок 18.

Несмачивание наблюдается в том случае, когда силы взаимодействия между молекулами самой жидкости больше чем силы взаимодействия между молекулами жидкости и твёрдого тела (парафин и вода).

Q– краевой угол или угол смачивания, больше 90º. При этом жидкость стремиться уменьшить площадь соприкосновения с твердой поверхностью (рис.18).

Смачивание и несмачивание - понятия относительные, поскольку жидкость, смачивающая одну твердую поверхность, не смачивает другую (вода смачивает стекло, но не смачивает парафин, ртуть не смачивает стекло, но смачивает чистые поверхности металлов).

Поверхностное натяжение.

Это напряженное состояние поверхностного слоя жидкости, вызванное силами взаимодействия между молекулами, находящимися в верхнем слое жидкости.

Рисунок 19.

Сила поверхностного натяжения – горизонтальная составляющая всех сил, действующих на молекулу, находящуюся в поверхностном слое жидкости.

Рассмотрим молекулу жидкости, находящуюся в поверхностном слое, и другую молекулу, которая находится внутри объема жидкости(рис.19). Равнодействующая всех сил, действующих на молекулу, находящуюся внутри объема жидкости, равна нулю, так как эта молекула со всех сторон окружена такими же молекулами, и между ними действуют силы взаимного притяжения. А равнодействующая всех сил, действующих на молекулу, находящуюся в поверхностном слое жидкости, не равна нулю и направлена внутрь объема жидкости. Это объясняется тем, что сверху молекула поверхностного слоя жидкости окружена молекулами воздуха, расстояние между которыми значительно больше чем расстояние между молекулами жидкости, а значит и силы притяжения между молекулами воздуха и жидкости меньше сил взаимодействия между молекулами самой жидкости, которыми рассматриваемая молекула окружена снизу. Поэтому каждая молекула поверхностного слоя жидкости втягивается внутрь объема жидкости, и, таким образом, на поверхности создается особый слой молекул, находящийся в напряженном состоянии.

Пленка поверхностного натяжения всегда стремится сократить площадь поверхности.

- коэффициент поверхностного натяжения

- длина контура, ограничивающего поверхность жидкости

Поверхностно активные вещества

Существуют такие вещества, называемые поверхностно активными, которые могут изменять коэффициент поверхностного натяжения жидкостей. К таким веществам относятся, например, мыло, которое уменьшает коэффициент поверхностного натяжения воды. Также по отношению к воде поверхностно активными являются нефть, спирт, эфир и многие другие жидкие и твердые вещества.