Молекулярная физика и термодинамика. Ч.1. Косенко Г.И - 11 стр.

                                                                                              Обозначим θ = θ1 + θ 2 , тогда последнее равенство запишется как
                                                                                                                  σ 132 = σ 122 + σ 232 + 2σ 12σ 23 cosθ1.
                                                                                              Углы θ1 ,θ 2 , т. е. углы между касательными к поверхности жидко-
                                                                                        сти и поверхностью, называются краевыми углами. Согласно (1) и (2)
                                                                                        краевые углы, а также угол θ =θ1 +θ 2 определяются соотношениями ко-
                                                                                        эффициентов σ 13 ,σ 12 ,σ 23 . В частности, соотношение может быть таким,
                                                                                        что cosθ = 1 , и, следовательно, угол θ = 0 . Это означает, что жидкость II
                                                                                        тонким слоем растекается по поверхности. В этом случае говорят о пол-
                                                                                        ном смачивании, физически это означает, что σ 13 > σ 12 + σ 23 . При θ = 0
                                                                                        жидкость принимает форму шара на поверхности другой жидкости, это
                                              Рис. 1                                    случай полного несмачивания и σ 13 < σ 12 + σ 23 . Чаще всего π 2 < θ < π .
                                                                                              Многие органические жидкости (эфир, скипидар) растекаются по
          Рассмотрим каплю жидкости II (рис. 1), расположенную на грани-                поверхности воды. Для других жидкостей (бензол, жидкие кислоты, мас-
це поверхности другой жидкости III и воздуха I. Это три среды имеют                     ло) явление растекания наблюдается только для первых капель, поме-
общую границу – окружность, ограничивающую каплю и пересекаю-                           щенных на поверхность воды. Последующие капли уже не растекаются,
щую плоскость чертежа в двух точках А и В. По этой окружности пере-                     а остаются на поверхности в виде устойчивых капель. Это объясняется
секаются между собой три поверхности: поверхность, разграничиваю-                       тем, что первые капли, растекаясь, загрязняют поверхность и уменьша-
щая жидкость II и воздух с коэффициентом поверхностного натяжения                       ют поверхностное натяжение настолько, что полное смачивание пере-
σ 12 ; поверхность, разграничивающая жидкость III и воздух с коэффици-                  ходит в полное несмачивание. Многочисленные эксперименты, в част-
ентом поверхностного натяжения σ 13 ; поверхность разграничивающая                      ности опыты Ленгмюра и Дево, привели к тому выводу, что если пло-
жидкости II и III с коэффициентом поверхностного натяжения σ 23 .                       щадь поверхности воды достаточно велика, то капля масла (касторового
                                                                                        или прованского) или жирных кислот соответствующего объема расте-
          На каждый элемент длины пограничной окружности dl будут
                                                                                        кается в очень тонкий мономолекулярный слой. Произведенные вычис-
действовать            три    силы       поверхностного             натяжения, равные
 G       G       G                                                                      ления показали, что площадь, занимаемая каждой молекулой, очень ма-
σ 12 dl ,σ 23dl ,σ 23dl . Каждая их них направлена по касательной к поверхно-
                                                                                        ла. Для жирных кислот: S M = 2.1 ⋅ 10−16 cм 2 . Молекулу жирных кислот
сти соприкосновения соответствующих двух сред. Чтобы жидкость II
находилась в равновесии, сумма проекций сил на оси координат должна                     можно рассматривать как образование, сильно вытянутое в длину, нечто
равняться нулю:                                                                         вроде удлиненного эллипсоида или цилиндра.
                                                                                              В данной работе используется метод, предложенный Ленгмюром
                              ⎧σ 13dl =σ 12 cosθ1dl +σ 23 cosθ 2 dl
                              ⎨                                                         и Дево. Если капля раствора стеариновой кислоты в легколетучей жид-
                              ⎩0=σ 12 sinθ1dl +σ 23 sinθ 2 dl.                          кости падает на поверхность воды, то растворитель быстро испаряется,
      Теперь можно сократить на dl , а если возвести в квадрат и сло-                   а кислота, растекаясь, образует на поверхности воды мономолекулярную
жить полученные выражения, то получаем:                                                 пленку (при достаточной для этого поверхности). Если поверхность во-
      σ 132 = σ 122 + σ 232 + 2σ 12σ 23 (cosθ1 cosθ 2 − sin θ1 sin θ 2 . (1)            ды посыпать предварительно легким слоем пробковых опилок или таль-
                                                                                        ком, то на ней образуется ясно видное свободное от порошка пятно. Это
       σ 132 = σ 122 + σ 232 + 2σ 12σ 23 cos(θ1 + θ 2 ).                         (2)    дает возможность по диаметру круга приближенно рассчитать площадь
                                                                                        поперечного сечения одной молекулы кислоты.


                                                 21                                                                         22