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 § 7. Поверхностные явленияа. Поверхностное натяжение и поверхностная энергия.При обсуждении в § 5 уравнения состояния газов и жидкостей мы, чтобы объяснить появление в законе ван дер Ваальса поправки на давление притяжения соответствующий прирост потенциальной энергии должен быть обеспечен затратой эквивалентного количества работы. Итак, мы можем сказать, что увеличение энергии, запасенной в поверхностном слое, равно количеству работы, необходимой для создания этого увеличения. В процессе приближения к равновесному состоянию система всегда стремится к минимальной потенциальной энергии; следовательно, должна быть сила, стремящаяся уменьшить площадь поверхности. Эта сила, приложенная к единице длины по касательной к поверхности, представляет собой поверхностное натяжение
Фиг. 20. Опыт Плато и прибор для измерений поверхностного натяжения Под воздействием поверхностного натяжения жидкость всегда сокращает свою поверхность до наименьшей возможной площади. Капля жидкости, не испытывающая деформирующего действия силы тяжести, принимает форму шара. Это было хорошо показано в классическом опыте Плато (фиг. 20), который поместил каплю оливкового масла в смесь спирта с водой такой плотности, что эта капля масла находилась во взвешенном состоянии. Капля действительно приняла форму шара — пространственной фигуры, имеющей наименьшее отношение плошади поверхности к объему. На фиг. 20 изображен также простой прибор для измерения силы поверхностного натяжения Исследуемая жидкость капает из стеклянного капилляра (радиусом нижний конец которого тщательно отполирован. Капли падают в маленький сосуд, помещенный на чашке весов, так что можно определить общий вес капель; зная число капель, мы можем найти среднюю массу одной капли Рассмотрим сначала положение непосредственно в момент перед отрывом капли от капилляра. Мы можем считать, что у края капилляра (см. фиг. 20) капля имеет очертание цилиндра. Сила Из закона сохранения энергии следует, что
Поверхностная энергия, приходящаяся на единицу площади, численно равна силе, действующей на единицу длины. Эта сила называется поверхностным натяжением, или капиллярной постоянной Однако при этом возникает некоторое затруднение, связанное с тем, что жидкость охлаждается, когда ее поверхность увеличивается за счет совершаемой извне работы. Мы можем утверждать, что произведенная работа численно равна увеличению энергии пленки только при отсутствии подвода тепла. Однако, когда мы изотермически увеличиваем поверхность жидкости, тепло поглощается из окружающей среды и поэтому приращение энергии численно равно свободной энергии Теперь рассмотрим, как можно измерить поверхностное натяжение при помощи описанного ранее прибора. Капля будет удерживаться на конце капилляра до тех пор, пока ее вес меньше
она оторвется. По известным значениям Укажем значения
Чтобы выразить приведенные значения в системе
|
1 |
Оглавление
|