физика / Что называется поверхностным натяжением

1. Что называется поверхностным натяжением, в каких единицах оно измеряется?

стремление в-ва (жидкости или твердой фазы) уменьшить избыток своей потенциальной энергии на границе раздела с др. фазой (поверхностную энергию). Определяется как работа, затрачиваемая на создание единицы площади пов-сти раздела фаз (размерность Дж/м²). Согласно др. определению, поверхностное натяжение-сила, отнесенная к единице длины контура, ограничивающего пов-сть раздела фаз (размерность Н/м); эта сила действует тангенциально к пов-сти и препятствует ее самопроизвольному увеличению

2. Как зависит поверхностное натяжение от температуры и других факторов?

С увеличением температуры величина поверхностного натяжения уменьшается и равна нулю при критической температуре. Наиболее известная эмпирическая зависимость поверхностного натяжения от температуры была предложена Лорандом Этвёшом, так называемое правило Этвёша (англ.). В настоящее время получен вывод теоретической зависимости поверхностного натяжения от температуры в области до критических температур, подтверждающей правило Этвёша.

3. Почему при критической температуре данной жидкости поверхностное натяжение обращается в нуль?

При повышении температуры и достижении ею определенного значения молекулы жидкости получают кинетическую энергию, достаточную для разрыва межмолекулярных связей. В результате этого потенциальная энергия межмолекулярного взаимодействия, а значит, и плотность, уменьшаются, а это значит, что уменьшается и КПН. При достижении жидкостью критической температуры КПН равен нулю, так как жидкость при критической температуре переходит в парообразное фазовое состояние.

4. Что такое поверхностный слой жидкости и каковы его основные свойства?

ПОВЕРХНОСТНЫЙ СЛОЙ- неоднородный тонкий слой определенной толщины и объема, который располагается по обе стороны поверхности, разделяющей две соприкасающиеся объемные фазы.

Поверхностный слой жидкости. Равнодействующая молекулярных сил, действующих на молекулы, находящиеся внутри жидкости, равна нулю. На молекулы в поверхностном слое действует равнодействующая молекулярных сил, направленная внутрь жидкости (рис. 7.1). В связи с этим молекулы в поверхностном слое обладают избыточной потенциальной энергией, называемой свободной энергией, по сравнению с молекулами, находящимися внутри жидкости.

Молекулы поверхностного слоя сильнее взаимодействуют с молекулами жидкости(их больше) чем с молекулами пара над поверхностью жидкости и соответственно втягиваются внутрь жидкости(но там занято! :0 :) ). Т.О. поверхностный слой создает т.наз. молекулярное давление. Толщина слоя - радиус межмолекулярного взаимодействия.

5. Что такое свободная энергия поверхностного слоя жидкости?

Избыток свободной энергии в поверхностном слое жидкости, от­несенный к единице ее поверхности и обусловленный различием меж­молекулярных взаимодействий в обеих фазах, называется удельной поверхностной энергией. Поверхностную энер­гию определяют как работу в процессе образования единицы площа­ди поверхности раздела двух находящихся в равновесии фаз, которая совершается против молекулярных сил сцепления.

6. В чем состоит физический смысл поверхностного натяжения?

Сила поверхностного натяжения направлена по касательной к поверхности жидкости, перпендикулярно к участку контура, на который она действует. Сила поверхностного натяжения пропорциональна длине того участка контура, на который она действует. Коэффициент пропорциональности γ — сила, приходящаяся на единицу длины контура — называется коэффициентом поверхностного натяжения. Он измеряется в ньютонах на метр. Но более правильно дать определение поверхностному натяжению, как энергии (Дж) на разрыв единицы поверхности (м²). В этом случае появляется физический смысл и связь понятия поверхностного натяжения с внутренней энергией, что было доказано теоретически

7. Выведите формулу (3 ). На чем основан метод сравнения?

метод сравнения: проделывают опыт с жидкостью, поверхностное натяжение которой известно и выражают искомое (неизвестное) поверхностное натяжение (спирта) через известное (воды)

mg = 2r

Mg

 = ----------,

2r

для воды: ₁(V₁/ n₁)g = 2r₁

и для спирта: ₂(V₂/ n₂)g = 2r₂.

₂n₁₁

₂ = ----------------

₁n₂