Tensiunea superficială a lichidului

Tensiunea superficială a lichidului.

Suprafață strat lichid.

Toate lichidele și solidele sunt limitate la suprafața exterioară unde acestea sunt în contact cu fazele diferite compoziției și structurii, de exemplu, cu abur sau alt corp solid lichid.

Proprietățile acestei substanțe în suprafața de interfază. grosime de mai multe lățimi de atomi sau molecule diferite de proprietățile din faza de volum.

În interiorul volumului substanței pure, în stare solidă, lichidă sau gazoasă orice moleculă în sine înconjurat molecule similare.

În stratul limită, moleculele sunt în comunicare sau cu un număr diferit de molecule (în comparație cu cealaltă substanță reacționează în interiorul volumului). Acest lucru se întâmplă, de exemplu, limita de lichid cu abur lor.

Valoarea medie a forțelor atractive moleculare rezultante aplicate la o moleculă care se află în interiorul aproape fluid la zero. In figura de mai jos, această moleculă este denumită M1.

fluctuații aleatorii ale moleculei forță M1 rezultantă a efectua o mișcare aleatorie în interiorul fluidului.

Situația este diferită cu moleculele din stratul superficial al lichidului.

Luați în considerare o moleculă situată direct la interfața. Cifra reprezintă M2 sa.

În cazul în care moleculele M2 rotunde pentru a descrie domeniul de aplicare al acțiunii moleculare, în cadrul acestei sfere va fi centrul de multe alte molecule care vor interacționa cu molecula noastră. Raza de o astfel de sferă de aproximativ 10 -9 m.

moleculele M2 din emisfera inferioară ar fi multe molecule, iar în partea superioară - substanțial mai puțin, așa cum este lichidul de jos și de sus - abur sau aer.

Prin urmare, pentru o moleculă rezultante M2 forțe moleculare atracție în emisfera inferioară este mult mai mare decât rezultanta forțelor moleculare în emisfera superioară. Forțele care acționează în emisfera superioară atât de mici încât acestea să poată fi neglijate.

Dacă luăm în considerare o altă moleculă, care, în comparație cu M2 ar fi un pic mai mult „înecat“ în lichid, dar, de asemenea, în stratul de suprafață. Notăm M3 sale.

Deoarece în emisfera superioară M3 vor fi alte molecule lichide, acestea vor atrage M3 pentru sine si pentru a contrabalansa parțial atracția moleculare forță, M3 sunt în emisfera inferioară.

Ca urmare, forța rezultantă totală care acționează asupra M3 este mai mică decât rezultanta totală M2.

Ambele vor fi direcționate în lichidul rezultant perpendicular pe suprafața sa.

Astfel, toate moleculele de lichid din stratul de suprafață cu o grosime egală cu raza acțiunilor moleculare ale fluidului trase spre interior.

Dar spațiul din interiorul fluidului folosite și alte molecule, prin urmare, creând un strat de suprafață pe presiunea lichidului, care se numește presiune moleculare.

Suprafața Energie lichid de acoperire în strat.

Deoarece moleculele de lichid din stratul său de suprafață, fiind tras în fluidul, potențialul lor de energie mai mare decât cea a moleculelor în lichid.

Această suprafață suplimentară de energie potențială a stratului de lichid de molecule numite energie liberă. Datorită activității sale poate fi făcută de scădere a suprafeței libere a lichidului.

Pe de altă parte, în scopul de a aduce moleculele din interiorul lichidului pe suprafața sa, este necesară pentru a depăși rezistența la forțe moleculare, adică, produce lucru de care este nevoie pentru a crește energia liberă a stratului de suprafață a lichidului.

În același timp, schimbarea în energie liberă este direct proporțională cu o schimbare în zona suprafeței lichidului.

Deoarece orice sistem intră spontan în starea în care energia potențială este un minim, atunci lichidul spontan va trece într-o stare, în care suprafața sa liberă are cea mai mică valoare.

De exemplu, o picătură de ploaie sau ceață în aer își asumă forma unei sfere, o formă care corespunde cel mai scăzut nivel de energie liberă.

Tensiunea superficială

tensiune superficială - o cantitate ce caracterizează dependența activității forțelor moleculare întâmplă schimbarea ariei suprafeței libere a lichidului și pătratul modificărilor de suprafață.

σ - coeficientul de tensiune superficială

A - activitatea forțelor moleculare ale schimbării în zona suprafeței lichidului

ΔS - schimbare în zona suprafeței lichidului

σ măsurată performanța cu descreșterea forțelor moleculare libere suprafața lichidului pe unitate.

Coeficientul de tensiune superficială depinde de tipul de fluid și condițiile de mediu, de exemplu, temperatură.

tensiunea superficiala

molecula M1. care este dispus pe suprafața lichidului, acesta interactioneaza nu numai cu moleculele în lichid, dar, de asemenea, cu molecule de pe suprafața lichidului situată în sfera de acțiune moleculare.

Pentru o moleculă M1 rezultantă R a forțelor moleculare îndreptate de-a lungul suprafeței lichidului este zero, și molecula M2. situat la marginea suprafeței, R este diferit de zero.

Figura arată că forța R perpendicular pe limita de suprafață liberă și la o tangentă la suprafața.

Forțele moleculare îndreptate de-a lungul suprafeței care acționează lichid pe orice linie închisă de pe suprafața liberă a lichidului normal la această linie în așa fel încât acestea tind să reducă aria suprafeței lichidului delimitată de o linie închisă.

Acest lucru poate fi ilustrat prin următorul experiment.

Întărit cu lungimea firului de sârmă de oțel inel L.

Dacă vă strânge inelul unui film de săpun, firul este amplasat liber pe acest film (Fig. A). Aria suprafeței peliculei de săpun va fi determinat de conturul cadrului.

Dacă filmul săpun pauză pe firul lateral inferior, atunci forțele moleculare de suprafață tăiate, ogrnichennuyu acum porțiunea superioară a conturului și a firului. În acest caz, firul va fi intinsa (Fig. B).

Forța datorită interacțiunii moleculelor de lichid, determinând reducerea ariei suprafeței sale libere, și regizată tangențial la această suprafață se numește tensiune superficială.

forța de presiune moleculară este retrasă spre interior de la moleculele de suprafață ale forțelor de tensiune de lichid și suprafața reduce suprafață liberă, adică, închis a format o „fereastră“ de pe suprafață.

Astfel, stratul de suprafață a lichidului este întotdeauna într-o stare de tensiune. Cu toate acestea, această condiție nu poate fi comparată cu tensiunea filmului elastic întins. Forțele elastice cresc cu suprafața filmului întinsă în creștere, iar tensiunea superficială a suprafeței lichidului sunt independente.