8.3. Рідини

Рідина  речовина, яка заповнює наданий їй об'єм і не має пружної форми. Рідини мають сильну міжмолекулярну взаємодію і внаслідок цього малу стискальність . При загальній ізотропії, рідини маютьближній порядок  упорядковане розташування молекул у сферах малих об'ємів, радіус яких має порядок радіуса міжмолекулярної взаємодії.

Частинки рідини на протязі часу , який називається часом релаксації, знаходяться "осідло" у малому об'ємі і, взаємодіючи з сферично симетричним оточенням, здійснюють теплові коливання коло положення рівноваги, що нагадує теплові коливання частинок кристала. Перехід частинок із цього "осідлого" стану на відстані відбувається миттєво у виглядістрибків із подоланням потенціального бар'єра, що утворюється за рахунок сил тяжіння між частинками. Час релаксації зменшується при збільшенні температури рідини. При температурах близьких до критичної, рідини розглядаються як реальні гази.

8.3.1. Енергія та сила поверхневого натягу

1. Рівнодійна сил ,що діють на частинку А в середині рідини з боку її оточення дорівнює 0 (див. Мал.15). У при поверхневому шарі рідини товщиною r, який розділяє дві фази середовища (рідина й газ) на частинку В діє рівнодійна сил тяжіння оточення, яка не дорівнює 0. Для виходу частинки А за поверхню потрібно виконати роботу проти цієї сили, яка дорівнює потенціальній енергії E частинки шару. Енергія частинок, що знаходяться у при поверхневому шарі пропорційна числу частинок у ньому, а тому і величині поверхні рідини dS

, (1)

де коефіцієнт поверхневого натягу рідини. Енергія (1)називається потенціальною енергією поверхневого натягу рідини.

2. Молекули, що знаходяться на поверхні рідини, також мають міжмолекулярну взаємодію, яка характеризується силою поверхневого натягу на контурі dl

. (2)

Якщо під дією цієї сили елементарний контур dl переміщується на dx, то при цьому виконується елементарна робота

, (3)

де dS  приріст поверхні рідини. Таким чином виникає додаткова потенціальна енергія поверхневого натягу

, (4)

і звідси

. (5)

8.3. 2. Змочування

Змочуванням називається явище взаємодії рідини з твердим тілом і газом на границі розділу трьох фаз, коли вільна поверхня рідини коло твердої поверхні скривлюється. Така скривлена поверхня рідини називається меніском і характеризується крайовим кутом  між змоченою поверхнею твердого тіла й меніском рідини в точках їх пересічення (див.Мал.63). Мірою змочування є величина кута , що визначається з рівняння рівноваги елементарного одиничного (dl=1) контуру на границі розділу фаз

, (6)

або

, (7)

де коефіцієнти поверхневого натягу на трьох поверхнях розділу фаз. Наведена на малюнку поверхня рідини має місце лише при

. (8)

Якщо

, (9)

то спостерігається явище повного змочування  рідина розтікається по всій поверхні твердого тіла. Сила _тг перевищує дві інші і крайовий кут . Якщо сила

, (10)

то спостерігається явище повного незмочування, .