Вопрос 24. Свойство жидкости.

Жидкость является промежуточным состоянием веществам поэтому она обладает как свойствами газов так и свойствами твердых тел. Подобно твердым телам жидкость обладает определенным объемом а подобно газу принимает форму сосудов в котором находится. Молекулы газа практически не связанны между собой силами меж молекулярными взаимодействия. В твердых и жидких телах силы притяжения существенны и удерживают молекулы на определенных расстояниях. На каждую молекулы жидкости со стороны окружающих молекул действует сила притяжения быстро убывающие с расстоянием следовательно начиная с некоторого минимального расстояния силами притяжения можно пренебречь. Это расстояние (10^-9 м) называется радиусом молекулярного действия. Молекулы поверхностного слоя жидкости обладают больше потенциальной энергией чем молекулы внутри жидкости это дополнительная энергия называется поверхностной энергией и пропорциональна площади слоя где -это поверхностное натяжение. Так как равновесное состояние характеризуется минимумом потенциальной энергии то жидкость при отсутствии внешних сил то жидкость при отсутствии внешних сил будет принимать такую форму чтобы при заданном объеме она имела минимальную поверхность. Устойчивое условие равновесие является минимумом поверхностной энергии. Работа сил совершается за счет уменьшения поверхностной энергии. То есть поверхностное натяжение = силе поверхностного натяжения приходящиеся на единицу длинны контура ограничивающего поверхность. Большинство жидкости при температуре 300К имеет поверхностное натяжение от 0,01 до 0,1. Поверхностное натяжении с повышением температуры уменьшается так как увеличивается средние расстояние между молекулами. Поверхностное натяжение зависит от примесей имеющихся в жидкости. Вещество ослабляющие поверхностное натяжение называется поверхностно активным. По отношению к воде является мыло. Оно уменьшает поверхностное натяжение примерно с 7,5*10^-2 до 4*10^-2 Н/м такие вещества как сахар соль увеличивают поверхностное натяжение благодаря тому что их молекулы взаимодействуют с молекулами воды быстрее чем молекулы воды между собой.

 

Вопрос 25. Смачивание.

Капля воды растекаясь по стеклу принимает форму изображенную на рисунке А а капля ртути имеет другую форму рисунок Б.

В первом случаи говорят что жидкость смачивает твердую поверхность а во втором не смачивает ее. Смачивание зависит от характера сил действующих между молекулами поверхностных слоев соприкасающихся сред для смачивающейся жидкости силы притяжения между молекулами жидкости и твердого тела больше чем между молекулами самой жидкости и жидкость стремится увеличить площадь соприкосновения для не смачиваемой жидкости сила притяжения между молекулами жидкости и твердого тела меньше чем между молекулами жидкости и жидкость стремится уменьшить поверхность соприкосновения. В точке О приложены три силы поверхностного натяжения. Угол между касательными к поверхности жидкости и твердого тела называется краевым углом. Условие равновесие капли является равенство нулю суммой проекции сил поверхностного натяжения на направление касательной к поверхности твердого тела.

Краевой угол может быть как острым (рис А) так и тупым (рис Б). Если больше чем сумма двух других то жидкость растыкается по поверхности твердого тела покрывая его тонкой пленкой тогда имеет место полное смачивание. Если больше суммы двух других то жидкость стягивается в шаровую каплю имея лишь одну точку соприкосновения то имеет место полное не смачивание. В первом случае =0 например керосин на стекле. Во втором случае например вода на парафине.