Молекулярная физика и термодинамика. Беховых Ю.В - 57 стр.

     Следовательно, молекулы поверхностного слоя жидкости обла-
дают избыточной по сравнению с молекулами внутри жидкости по-
тенциальной энергией. Из механики известно, что равновесным со-
стояниям системы соответствует минимальное значение ее потенци-
альной энергии. Отсюда следует, что свободная поверхность жидко-
сти стремится сократить свою площадь. По этой причине свободная
капля жидкости принимает шарообразную форму. Жидкость ведет
себя так, как будто по касательной к ее поверхности действуют силы,
сокращающие (стягивающие) эту поверхность. Эти силы называются
силами поверхностного натяжения.
     Сила поверхностного натяжения пропорциональна числу моле-
кул, прилегающих к контуру на поверхности жидкости, которое, в
свою очередь, пропорционально длине контура:
                               F = σ ⋅ L.                       (2)
     Таким образом, коэффициент поверхностного натяжения (σ) мо-
жет быть определен как модуль силы поверхностного натяжения,
действующей на единицу длины линии, ограничивающей поверх-
ность.
     В этом случае единицей измерения этого коэффициента в СИ яв-
ляется 1 ньютон на метр, или 1 джоуль на метр в квадрате (1 Н/м =
=1 Дж/м2).
     Вблизи границы между жидкостью, твердым телом и газом форма
свободной поверхности жидкости зависит от сил взаимодействия мо-
лекул жидкости с молекулами твердого тела (взаимодействием с мо-
лекулами газа (или пара) можно пренебречь). Если эти силы больше
сил взаимодействия между молекулами самой жидкости, то жидкость
смачивает поверхность твердого тела. В этом случае жидкость под-
ходит к поверхности твердого тела под некоторым острым углом θ,
характерным для данной пары жидкость – твердое тело. Угол θ назы-
вается краевым углом. Если силы взаимодействия между молекулами
жидкости превосходят силы их взаимодействия с молекулами твердо-
го тела, то краевой угол θ оказывается тупым. В этом случае говорят,
что жидкость не смачивает поверхность твердого тела. При полном
смачивании θ = 0°, при полном несмачивании θ = 180°.
     Поверхностное натяжение является важнейшим физическим яв-
лением в живой природе. Так, для многих организмов (мелких насе-
комых и паукообразных) поверхностная пленка воды является опорой
движения. Например, водомерки опираются на воду только конечны-
ми члениками широко расставленных лапок; лапка, покрытая воско-

                               57