Молекулярная физика. Афанасьев А.Д - 66 стр.

                                         dU = −σ dS .
          С другой стороны, работа при изотермическом процессе, как известно, равна
          изменению свободной энергии F поверхности:
                                          dA = −dF .
          Значит, избыточная потенциальная энергия поверхности жидкости, является
          свободной энергией поверхности и, следовательно, коэффициент
          поверхностного натяжения жидкости σ можно определить как свободную
          энергию единицы площади этой поверхности в соответствии с формулой
                                               dF
                                           σ=      .
                                               dS
                Если жидкость вывести из состояния равновесия, то сила тяжести и
          силы поверхностного натяжения будут стремиться возвратить ее в исходное
          состояние. Сила тяжести стремится совместить поверхность жидкости с
          горизонтальной плоскостью, силы же поверхностного натяжения стремятся
          сократить площадь поверхности жидкости. В результате на поверхности
          жидкости возникают капиллярно-гравитационные волны.
                Рассмотрим капиллярно-гравитационные волны малой амплитуды. Так
          называются волны, амплитуда колебаний которых мала по сравнению с
          длиной волны. Будем считать также жидкость глубокой, т.е. глубина
          жидкости значительно больше длины волны ( h >> λ ) .
                В настоящей работе коэффициент поверхностного натяжения
          определяется путем измерения скорости распространения плоской волны по
          поверхности жидкости. Волны возбуждаются вибратором (pис.1). На конце
          вибратора находится широкая и тонкая вертикальная пластинка П,
                                                  касающаяся поверхности жидкости.
                     Z                            Пластинка вибратора колеблется,
                              Y                   вызывая на поверхности волны,
                                                  распространяющиеся вдоль оси x.
                                                  Если      пластинка        достаточно
                                                  широкая, а амплитуда волны a мала
                                                  по сравнению с ее длиной
                                                  λ , возникающие волны можно
          Рис. 1. Волна на поверхности            считать           плоскими          и
          жидкости                                гармоническими:
                                                            z = a sin(ωt − kx ) ,
                                                  где a – амплитуда волны, ω -
                                                  угловая частота колебаний, k –



                                                     66
PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http://www.fineprint.com