Молекулярная физика. Термодинамика. Шишлянникова Л.М. - 24 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

УлГТУ | Ульяновск

Составители: 

Рубрика: 

23
где
S
– площадь поверхности,
α
– коэффициент пропорциональности
(называемый коэффициентом поверхностного натяжения).
Из уравнения (1) видно, что любое изменение величины площади
поверхности связано с изменением величины поверхностной энергии, а
следовательно, может быть охарактеризовано некоторой силой,
определяемой из соотношения:
.gradEF
−=
r
(2)
Если изменение поверхностной энергии происходит за счет
перемещения границы поверхности без изменения ее радиуса кривизны, то
градиент поверхностной энергии направлен по касательной к поверхности
жидкости, перпендикулярно к участку контура, на который она действует.
Соответствующую касательную силу
F
называют силой поверхностного
натяжения.
Из-за наличия поверхностной энергии жидкость обнаруживает
стремление к сохранению своей поверхности. Поверхностный слой
состоит из тех же молекул, что и вся жидкость. Взаимодействие между
молекулами имеет в поверхностном слое тот же характер, что и внутри
жидкости. Однако молекулы в поверхностном слое обладают
дополнительной энергией по сравнению с молекулами внутри жидкости.
Выделим мысленно часть поверхности жидкости, ограниченную
замкнутым контуром. Тенденция этого участка к сокращению приводит к
тому, что он действует на граничащие с ним участки с силами,
распределенными по всему контуру (по третьему закону Ньютона внешние
участки поверхностного слоя действуют на рассматриваемую часть
поверхности с силами такой же величины, но противоположного
направления). Эти силы называются силами поверхностного натяжения.
Обозначим силу поверхностного натяжения, приходящую на
единицу длины контура, через
α
. Эту величину называют коэффициентом
поверхностного натяжения. Измеряют ее в международной системе СИ в
м
Н
.
Предположим, что имеется прямоугольная рамка с подвижной
перекладиной, затянутая пленкой жидкости (рис. 2). Пленка представляет
собой тонкий плоский объем жидкости, ограниченный с двух сторон
поверхностным слоем.
Вследствие стремления поверхностного слоя к сокращению со
стороны пленки, имеющей две поверхности, будет действовать на
перекладину сила, равная
l
α2
. Чтобы перекладина находилась в

Страницы