Повърхностно напрежение, и примери с формула

повърхностно напрежение

Повърхностно напрежение - течност желание да се намали тяхното свободно повърхност, т.е. намаляване на излишъка от неговата потенциална енергия в интерфейс с газовата фаза.

Сега ние описваме механизма на появата на повърхностното напрежение на течности. Течност, за разлика от газ не запълва целия обем на съда, в която тя се излива. Между течност и газ (или пара) образува интерфейс, който е в специалните условия в сравнение с останалата част от течната маса. Да разгледаме две молекули А и Б. молекула се намира вътре течност молекула Б - в нейната повърхност (Фигура 1.). Една молекула е заобиколен от молекули на другата течност равномерно, така че силите, действащи върху една молекула от молекула, попадащи в обхвата на междумолекулна взаимодействието, компенсирано, или с други думи, тяхното получената сила е нула. Молекула Б от една страна е заобиколен от молекули на течността, а от друга страна - газовите молекули, чиято концентрация е значително по-ниска от концентрацията на молекули на течността. Тъй като и течност В една молекула действа повече молекули от страна на газ, резултантната на всички междумолекулни сили не ще бъде равна на нула и се насочва в течен обем. По този начин, с молекула на дълбочината на течността се удари в повърхностния слой, е необходимо за извършване на работа срещу не компенсирани междумолекулни сили. Това означава, че молекулите на повърхностния слой, в сравнение с молекулите в рамките на течността имат излишък потенциална енергия, която се нарича повърхностна енергия.

Очевидно е, че колкото по-голяма площ на повърхността на течността, по-подобни молекули, които притежават излишък потенциална енергия, и следователно по-голяма енергия на повърхността. Този факт може да се запише като по следната формула:

при което повърхностната енергия на течността, свободна повърхност на течността и коефициент на пропорционалност, който се нарича повърхностно напрежение.

Повърхностното напрежение

повърхностното напрежение - физическа величина, която характеризира тази течност и е числено равно на повърхностната енергия по отношение на свободната повърхност на течността:

Устройството за измерване на повърхностното напрежение е в системата SI.

Повърхностното напрежение на течност зависи: 1) естеството на флуида (на "летливи течности, като етер, алкохол, бензен, повърхностното напрежение е по-малко от" нелетлив - вода, живак); 2) от температурата на течност (по-висока температурата, толкова по-ниска повърхностното напрежение); 3) свойствата на газа, който граничи с тази течност; 4) в присъствието на повърхностно активни вещества като сапун или детергент, които намаляват повърхностното напрежение. Трябва също да се отбележи, че коефициентът на повърхностното напрежение е независимо от зоната за свободна повърхност.

Известно е от механиката, че равновесното състояние на системата съответства на минималната стойност на потенциалната му енергия. Благодарение на повърхностното напрежение на течността винаги под формата на минимална повърхност. Ако течността не е предмет на други сили или тяхното действие е малко, течността ще са склонни да бъде под формата на сфери, като капка вода, сапун балон. Също така, водата ще се държи в безтегловност. Течността се държи като ако допирателна към повърхността, сили, които намаляват (затягане) на повърхността. Тези сили nazyvayutsyasilami повърхностното напрежение.

Следователно, повърхностното напрежение може да се дефинира като модул на повърхностното напрежение сила, действаща на единица дължина на контура очертаващ свободната повърхност на течността:

Наличието на повърхностното напрежение сили прави повърхността на течност като еластично фолио се разтяга, с единствената разлика, че еластичната сила във филма зависи от повърхностната площ (т.е., филмът е деформирана) и силите на площ natyazheniyane zavisyatot течност повърхност. Ако сложите игла за шиене на повърхността на водата, повърхността ще се огънат и няма да й позволи да се удави. Повърхностно напрежение сили могат да бъдат обяснени с плъзгащи белодробни насекоми като например вода Страйдър, в повърхностните водни тела (Фигура 2). Claw вода Страйдър деформира повърхността на водата, като по този начин повишаване на неговата област. В резултат на това сила на повърхностното напрежение, което има тенденция да се намали площта на такава промяна. опънати сили получената повърхност ще бъдат насочени нагоре, като по този начин компенсира силата на гравитацията.

В действие на притискащите сили повърхностни пипета принцип на действие на базата (Фигура 3). Спад в който силата на гравитацията, се изтегля надолу, като по този начин повишаване на тяхната повърхност. Естествено, повърхността възникнат напрежение сили, която е противоположна на посоката на резултантната сила на тежестта и които не дават капчица участък. Когато натиснете гумена капачка на пипетата, се създава допълнителен натиск, който помага на силата на гравитацията, което води до спад пада надолу.

Примери за решаване на проблеми

Промяна на потенциална енергия повърхностния слой пада поради намаляване на площта на капки при сливането им в една капка е:

където повърхността на малки капчици, повърхността на голям спад, коефициентът на повърхностното напрежение на водата.

където R - радиусът на малка капка, R - радиусът на голям спад, п - брой на малки капчици.

Масата на една малка капка:

много едри капки:

Както малките капчици се обединяват в един голям спад, можем да запишем:

където броят на малки капчици:

и площта на всички малки капки:

Сега ние откриваме, количеството енергия, освободена при сливането на капките:

От Маси повърхността коефициент напрежение.

Превод звена в системата SI: радиуса на най-малкия радиус на отпадането от големите капки.