Изучение зависимости поверхностного натяжения от температуры. - 6 стр.

UptoLike

Рубрика:

Известно, что любая система стремится достигнуть состояния

с наименьшей потенциальной энергией. Именно поэтому капельки

жидкости (или пузырьки газа) стремятся принять сферическую

форму, при которой площадь поверхности минимальна. В некото-

ром смысле, тонкий поверхностный слой действует наподобие ре-

зиновой оболочки, окружающей объем жидкости. Возникающие в

этом слое поверхностные силы, направленные вдоль

поверхности,

всегда стремятся привести к сокращению поверхности раздела. Од-

нако, в отличие от упругой пленки, натяжение которой возрастает

при растяжении пленки, величина поверхностного натяжения жид-

кости не меняется при изменении площади поверхности.

Наряду с «энергетическим» определением можно ввести «си-

ловое» определение поверхностного натяжения. Физический смысл

«силового» определения состоит в следующем:

когда поверхность

жидкости ограничена линией, или контуром длины l (периметром

смачивания), то на этот контур, перпендикулярно к нему, действует

сила поверхностного натяжения (F), которая лежит в плоскости,

касательной к поверхности жидкости, и направлена в сторону

уменьшения ее площади. Коэффициентом поверхностного натя-

жения называется отношение этой силы к длине контура:

=σ (2)

Для иллюстрации вышесказанного можно рассмотреть сле-

дующий простой пример. Представим себе пленку жидкости, натя-

нутую на проволочную рамку, одна из сторон которой (с длиной l)

может свободно перемещаться (рис. 3).

Рис. 3. Пленка жидкости, натянутая на рамку.

Благодаря стремлению поверхности уменьшаться, на прово-

лочку будет действовать сила, которую на подвижной части рамки

можно непосредственно измерить. Эта сила определяется произ-

водной от потенциальной энергии по координате вдоль направле-

ния действия силы: