Пред.
След.
Макеты страниц
Распознанный текст, спецсимволы и формулы могут содержать ошибки, поэтому с корректным вариантом рекомендуем ознакомиться на отсканированных изображениях учебника выше Также, советуем воспользоваться поиском по сайту, мы уверены, что вы сможете найти больше информации по нужной Вам тематике 4. ЯВЛЕНИЯ НА ГРАНИЦЕ ЖИДКОСТИ С ТВЕРДЫМ ТЕЛОМПри соприкосновении жидкости с поверхностью твердого тела различают два случая: когда жидкость смачивает твердое тело и когда жидкость не смачивает твердое тело. Чистая стеклянная палочка, опущенная в воду, смачивается водой. Вынутая из воды стеклянная палочка несет на конце каплю воды. Та же палочка, опущенная в ртуть, не смачивается ртутью. На вынутой из ртути палочке ртути не остается. Понять, почему одни жидкости смачивают, а другие не смачивают данное твердое тело, помогает рисунок 47. Представим себе, что твердое тело граничит в точке А с горизонтальной плоской поверхностью жидкости. На молекулу жидкости в точке А действуют три силы: Смачивание или несмачивание поверхности твердого тела будет зависеть от соотношения сил
Рис. 47. Силы, действующие на границе: твердое тело — жидкость. Если Равновесие наступит, когда будет выполняться условие:
Угол Следует подчеркнуть, что краевой угол всегда измеряют со стороны жидкости. У жидкостей, смачивающих твердое тело, краевой угол острый. Равновесная величина краевого угла определяется из соотношения:
Рис. 48. Форма границы твердое тело—жидкость, смачивающая твердое тело.
Рис. 49. Форма границы твердое тело—жидкость, не смачивающая твердое тело.
Рис. 50. Форма капель жидкости, лежащих на поверхности твердого тела. Слева — капля жидкости, не смачивающей поверхность, справа — смачивающей. В том случае, когда соотношение поверхностных натяжений на границе твердого тела с жидкостью и паром оказывается обратным рассмотренному, т. е. когда Условием равновесия будет равенство:
Равновесное значение краевого угла определяется из соотношения:
Краевой угол в случае жидкостей, не смачивающих твердое тело, тупой. На плоской поверхности твердого тела капли жидкости, смачивающей и не смачивающей твердое тело, приобретают характерную форму (рис. 50). У жидкости, полностью смачивающей твердое тело, краевой угол равен нулю, а у жидкости, полностью не смачивающей твердое тело — 180°. Смачивание или несмачивание жидкостью твердого тела определяет поведение жидкости в узких трубках — капиллярах. Если жидкость смачивает стенки капиллярной трубки, возникает вогнутый мениск. Сила поверхностного натяжения
уравновешивается тяжестью столба
где
Рис. 51. Подъем жидкости в капилляре. Поскольку масса столбика жидкости
Написанное соотношение позволяет рассчитать подъем жидкости в капилляре по сравнению с уровнем жидкости в широком сосуде:
Таким образом, смачивающая капиллярную трубку жидкость будет подниматься по ней тем выше, чем уже трубка. В противоположность описанному явлению уровень жидкости, не смачивающей стенки капилляра, будет располагаться в нем ниже, чем в широком сосуде. Капиллярные явления играют большую роль в жизни растений. Они во многом определяют водный режим почв. Например, в удержании влаги выше уровня грунтовых вод важная роль принадлежит капиллярному поднятию воды. С поверхностными явлениями на границе «твердое тело — жидкость» связано открытое Б. В. Дерягиным с сотрудниками расклинивающее действие тонкого слоя жидкости, проникающего в зазор между поверхностями двух твердых тел. Расклинивающий эффект возникает в результате молекулярного притяжения и наглядно доказывает существование на границе твердого тела слоя жидкости с аномальными свойствами, толщина которого превосходит намного молекулярные размеры. Расклинивающее действие жидких пленок может объяснить облегчение раскалывания твердого тела в присутствии жидкости. Если с помощью бритвы не полностью отщепить от куска слюды тоненький листочек, а затем, не вынимая бритвы, ввести в образовавшийся зазор каплю воды, то можно наблюдать быстрое перемещение границы, отделяющей отколотый листочек от основного куска слюды, и углубление образовавшегося раскола.
|
1 |
Оглавление
|