повърхностно напрежение

повърхностно коефициент напрежение.

На повърхността на течността в контакт с друг носител, например със собствен пара, с всяка друга течност или твърдо вещество (по-специално по стените на съда, в който се съдържа), са в специалните условия в сравнение с останалата част от течната маса.

Има тези специални условия, тъй като молекулите на граничния слой на течност, за разлика от молекулите в дълбочина, заобиколен от молекули на същия течността не е от всички страни. Част "съседи" повърхностни молекули - частици от тази втора среда, която граничи с течността. Тя, тази среда може да бъде различен от течността като естеството и плътността на частиците. С различните съседи, слоевете молекулите на повърхността и да си взаимодействат с тях по различни начини. Следователно, сили, действащи върху всяка молекула в този слой са небалансирани: има някои получената сила насочена или към обема на течност, или страна обем граничещи с нея среда. Поради това движение на молекули от повърхностния слой във вътрешността на течността или в средата, от която граничи, придружен от извършване на работа (в рамките на една молекула от течността от всички страни, заобиколен от абсолютно същите частици са в равновесие, и тяхното движение се стреми разходи на труд величина и знак тази операция зависи от съотношението между силите на взаимодействие между молекули на повърхностния слой с "техните" и молекулите с молекули на втората среда.

Ако течността граничи със собствен пара (наситен), т. Е. В случая, когато имаме работа с един въпрос, силата опит от молекулите на повърхностния слой, се отнася в течността. Това е така, защото плътността на молекулите в течността е много по-голяма от наситена пара над "течност (от критичната температура), а оттам и на притегателната сила опит от молекула на повърхностния слой от течни молекули, повече, отколкото от молекули пара.

Това означава, че при преместване от повърхностния слой в течна молекула извършва работа. Обратно, прехвърляне на молекули на течния обем на повърхността, последвана от отрицателна работа, т.е.. Е. външно работа изисква разходи.

Представете си, че за една или друга причина повърхността на течността се увеличава (разширява). Това означава, че определено количество молекули се прехвърля от течен обем в повърхностния слой. За това, както обяснихме, че е необходимо да се харчат за външни работи. С други думи, увеличаването на повърхността на течността, придружено от отрицателна работа. Обратно, положително действие се извършва на повърхността на редукция.

Ако при постоянна температура от обратим промяна течност повърхностни безкрайно DS на, е необходимо за тази работа

знак минус показва, че увеличаването на повърхност (DS> 0), последвани от отрицателен работа.

Това е основно количество характеризиращи свойства на повърхността на течната-проводим и се нарича коефициент на повърхностното напрежение (

> 0). Следователно, повърхностното напрежение се измерва с работата необходима за увеличаване на площта на повърхността на течността при постоянна температура единица.

Очевидно е, че в системата SI

.

От изложеното по-горе става ясно, че молекулите на повърхността течност слой имат излишна сравнение с молекулите в обема на течност, потенциалната енергия. Ние го означаваме

. Тази енергия се, както винаги, се измерва от работата, което може да направи повърхността на молекулата, движещи се в течност под въздействието на силите на привличане от молекулите в течността.

води началото си от присъствието на повърхността на течността, тя трябва да бъде пропорционална на площ S на повърхността на течността:

А просто устройство за груби измервания от този вид е показан на фиг. 7. Пропускане във вода медна тел, огъната, както е показано на фигура, кука-чувствителен тел пролетта динамометричния и ще бъде много бавен, го вземете без друсане. Дисплей динамометър постепенно ще се увеличи и да достигне максимална стойност, когато водата изглежда вода филм, висящи по жицата. Преброяване на динамометъра четения и като се вземат предвид тежестта на жицата, ние откриваме силата, която се простира на филма. Когато дължината на тел е 5 cm, тази сила е приблизително 0.0070 Н; тук

За да се намали влиянието на примесите е необходимо точно преди опита да се справи с рамката с алкохол. Голямо влияние върху резултатите има и степента, до която динамометъра се издига равномерно. Това единство се постига обикновено с това, че на динамометъра се оставя в покой и нивото на течността да се намалява постепенно. В изпълнение на серия от експерименти с телени рамки с различна дължина.

Този метод е подобен на метода на телена рамка Единствената разлика е, че вместо на рамката, той използва метален пръстен Фиг.8. В този случай, продължителността на филм се определя като сумата от дължините на вътрешни и външни обиколката на пръстена.

Освен елементарни методи за определяне на напрежение на течности, които са показани по-горе има повърхност и много други, по-точни методи. някои от които са описани по-долу.

Методът на капилярните вълни.

Капилярни вълни - това е друго име е известно, че всички явления на "вълни" на повърхността на течността. Тези вълни са оформени под влиянието на малките смущения и появата им е свързана с силите на повърхностното напрежение. Механизмът на образуване на капилярни вълни като цяло, както следва. Под влиянието на някои външни влияния повърхността на течността на мястото на "натиснат", преминавайки вдлъбнат (Фигура 9а), налягането на течните слоеве под тази вдлъбната повърхност става по-малка (сумата

) От налягането в съседните слоеве, при което повърхността остава плосък. Така получената разлика в налягането предизвиква течност скока от съседните слоеве от вдлъбната повърхност, и течността се повишава отново до първоначалното ниво, но тя преминава през инерция поради натрупаната кинетичната енергия. Следователно повърхността става изпъкнала и налягането, причинено от кривината на повърхността ще бъде насочена надолу (фиг. 9Ь).

Ясно е, че този вид на течни трептения на едно място и да направи точка в непосредствена близост до извършване на същите колебания. Това означава - че явлението има характер вълна. Капилярните вълни различават малка амплитуда и къса дължина на вълната. Поради малкия размер на амплитудата може да пренебрегва влиянието на гравитацията, което може да предизвика същия ефект (гравитацията длъжен произхода и стръмни морските вълни). Вълни само в тези случаи и нарича капилярна, когато в тяхното образуване включва само напрежение сили на повърхността, и те са оформени от голяма кривина на гребена и коритото на вълната.

Изчисляване показва, че параметрите на капилярна вълни, свързани с коефициент на повърхностното напрежение на следното уравнение:

където N-честотните колебания в вълната,

-плътност на течността. Формула (6) и може да се използва за определяне на коефициента на повърхностното напрежение на течността, е известно плътността на които. За това е необходимо да се измери честота на трептене и дължина на вълната. Обикновено скоростта на разпространение на вълната се измерва, с което честотата на трептене е свързан с проста експресия.

капка и метод балон.

Този метод се основава на наблюдението на големи течни капчици върху плоска повърхност и балона въздух (твърде голяма) в същата течност.

Да предположим, че в хоризонтална равнина (фиг. 10) е образувана от голям спад на тест флуид, е толкова голям, че повърхността му навсякъде освен по краищата, плоска и нека

контактен ъгъл на капчици на границата. Състояние капки равновесие е равенството на абсолютните стойности на силите, които искат да го превърне в тънък слой, както и сили, които искат да го дам сферична форма. Stretch спад в тънък филм тенденция, първо, тежестта и, от друга страна, повърхностното напрежение на границата между течността и твърдата подложка. Сферична форма като капка тенденция за получаване на повърхностното напрежение на повърхността на течността.

Помислете за вертикален разрез капки, перпендикулярна на равнината на чертежа, и изберете раздел платформа височина з (капка височина) и с дължина 1 см. Благодарение на хидростатичното налягане силата на гравитацията действа на тази секция. Средната му стойност е

- плътност течност и г - земно ускорение. Силата на F. причинено от тях е

(Посветен подложка площ е з!). Посоката на тази сила е показано на фиг. 10, с.

хоризонтална F на компонент "на повърхностното напрежение на течността и субстрата на единица дължина е равна на

. Тя има за цел, както и F сила. а с него и се стреми да се превърне спадът във филм. Тези две сили се противопоставят на силата на повърхностното напрежение на повърхността на течност F на ", насочени срещу тях и равно

(Дължина на единица). По този начин, което представлява спад от условието за равновесие може да се запише като