Курс общей физики. Лазарев А.П - 37 стр.

                                         37


                                  К р аткая теор ия
       В жидк остях среднее ра сстояние м ежду м олек ула м и зна чительно
м еньш е, чем в га за х. О ни ра спола га ю тся на стольк о близк о к друг к другу,
что силы притяжения м ежду ним и им ею т зна чительную величину.
П оэтом у вза им одействие м ежду ним и бы стро убы ва ет с ра сстоянием и
м ожно счита ть, что к а ждая м олек ула вза им одействует лиш ь с тем и
м олек ула м и, к оторы е на ходятся внутри сф еры определенного ра диуса r с
центром вда нной м олек уле (сф ера м олек улярного действия).
       Е сли м олек улы , на прим ер, А и Б,
на ходятся внутри жидк ости (рис.1), то                        П оверхностны й слой
силы , действую щ ие на них со стороны
других             м олек ул,          вза им но       r
к ом пенсирую тся. П оск ольк у плотность                            В
                                                                            Г
па ра     гора здо     м еньш е      плотности               Б                 f
жидк ости, то на к а ждую м олек улу,
на прим ер        В,      на ходящ ую ся       в               А
поверхностном слое, действует сила f,                                Рис.1
на пра вленна я      в     глубь      жидк ости
перпендик улярно ее поверхности (см .рис.1). В еличина этой силы ра стет в
на пра влении от внутренней к на ружной гра нице поверхностного слоя
жидк ости. Т а к им        обра зом , в поверхностном             слое жидк ости
обна ружива ется неск ом пенсирова нность м олек улярны х сил: ча стицы
жидк ости, на ходящ иеся в этом слое, испы ты ва ю т на пра вленную внутрь
силу притяжения оста льной ча стью жидк ости. П оэтом у поверхностны й
слой жидк ости ок а зы ва ет на нее больш ое внутреннее да вление,
достига ю щ ее десятк ов ты сяч а тм осф ер. Э то да вление на зы ва ется
внутренним или м олек улярны м .
       П ереход м олек улы из глубины жидк ости в поверхностны й слой
связа н с соверш ением ра боты против действую щ их в этом слое сил. Э та
ра бота соверш а ется м олек улой за счет за па са ее к инетическ ой энергии и
идет на увеличение потенциа льной энергии м олек улы . П ри обра тном
переходе м олек улы внутрь жидк ости потенциа льна я энергия, к оторой
обла да ла м олек ула в поверхностном слое, переходит в к инетическ ую
энергию м олек улы . Т а к им обра зом , м олек улы в поверхностном слое
обла да ю тдополнительной потенциа льной энергией, а поверхностны й слой
в целом обла дает дополнительной энергией W, к отора я входит соста вной
ча стью во внутренню ю энергию жидк ости.
       П оск ольк у энергия W обяза на своим происхождением на личию
поверхности, то она должна бы ть пропорциона льна площ а ди S этой
поверхности:                                   W = α·S,                           (1)
где α - к оэф ф ициент поверхностного на тяжения. К оэ ф ф ициент
пов ер хностног   о натяж ения численно р ав ен р аботе, котор ую надо
сов ер ш ить для ув еличения пов ер хности ж идкости на единицу площ ади.
Е го величина за висит от природы жидк ости, от на личия в ней прим есей и