Курс общей физики. Миловидова С.Д - 20 стр.

                                        20


на пример В , на х одящ у ю ся в поверх ностном слое, дей ству ет сила f,
на пра вленна я в глу бь жидкости перпендику лярно ее поверх ности
(см.рис.1). В еличина этой силы ра стет в на пра влении от вну тренней к
на ру жной гра нице поверх ностного слоя жидкости. Т а ким обра з             ом, в
поверх ностном слое жидкости обна ру жива ется нескомпенсирова нность
молеку лярны х сил: ча стицы жидкости, на х одящ иеся в этом слое,
испы ты ва ю т на пра вленну ю вну трь силу притяжения оста льной ча стью
жидкости. П оэтому поверх ностны й слой жидкости ока з              ы ва ет на нее
больш ое вну треннее да вление, достигаю щ ее десятков ты сяч а тмосф ер. Э то
да вление на з ы ва ется вну тренним или молеку лярны м.
       П ерех од молеку лы из глу бины жидкости в поверх ностны й слой
связ а н с соверш ением работы против дей ству ю щ их в этом слое сил. Э та
ра бота соверш а ется молеку лой з    а счет з а па са ее кинетической энергии и
идет на у величение потенциа льной энергии молеку лы . П ри обра тном
перех оде молеку лы вну трь жидкости потенциа льна я энергия, которой
обла да ла молеку ла в поверх ностном слое, перех одит в кинетическу ю
энергию молеку лы . Т а ким обра з       ом, молеку лы в поверх ностном слое
обла да ю тдополнительной потенциа льной энергией , а поверх ностны й слой
в целом обла да ет дополнительной энергией W, котора я вх одит соста вной
ча стью во вну тренню ю энергию жидкости.
       П оскольку энергия W обяз         а на своим происх ождением на личию
поверх ности, то она должна бы ть пропорциона льна площ а ди S этой
поверх ности:                                 W = α ·S,                        (1)
где α - коэф ф ициент поверх ностного на тяжения. К о эф ф ициент
по верх но стно го на тяж ения числ енно ра вен ра бо те, ко то рую на до
со вершить дл я увел ичения по верх но сти ж идко сти на единицу пл о щ а ди.
Е го величина з   а висит от природы жидкости, от на личия в ней примесей и
от темпера ту ры . П оскольку с повы ш ением температу ры ра з             личие в
плотностях жидкости и ее на сы щ енного пара у меньш а ется, то при этом
у меньш а ется и коэф ф ициентповерх ностного на тяжения. П ри критической
темпера ту ре α обра щ а ется вну ль.
       И з ф орму лы (1) следу ет, что коэф ф ициент поверх ностного
на тяжения α вед.С И из    меряется вД ж/м2, а всистеме С Г С - вэрг/см2.
       Ф из ический смы сл коэф ф ициента α можно определить ина че.
                     А‫ י‬dx A    П оскольку всяка я система в состоянии
                                ра вновесия имеет минима льну ю энергию , то
                                очевидно, из      -за на личия поверх ностной
                                энергии жидкость в своем стремлении к
                        F       р а вновесию      стремится сокра тить свою
                             l
                                поверх ность до миниму ма . Ж идкость ведет
                                себя та к, как если бы она бы ла з     а клю чена в
                                у пру гу ю ра стяну ту ю пленку , стремящ у ю ся
                      ‫י‬
                     B dx B     сжа ться.          С ледова тельно,         должны
          Рис.2                 су щ ествова ть        силы ,    препятству ю щ ие