Рис. 60
Рис. 61
тем подставим под проволочку сосуд с мыльным раствором так, чтобы сторона проволочки погрузилась в раствор. При медленном опускании сосуда образуется мыльная пленка и пружина динамометра растянется на большую величину; сила упругости достигает значения Это означает, что на сторону проволочки А В действует со стороны мыльной пленки сила, направленная вниз. Силой поверхностного натяжения называют силу, которая действует вдоль поверхности жидкости перпендикулярно к линии, ограничивающей эту поверхность, и стремится сократить ее до минимума.
Зная цену деления динамометра, эту силу нетрудно определить. На проволочку со стороны пленки действует сила где — сила поверхностного натяжения со стороны одной из двух поверхностей пленки (рис. 61). При равновесии сил
или (для модулей сил)
Отсюда, учитывая, что получим:
Можно предположить, что сила поверхностного натяжения прямо пропорциональна длине поверхностного слоя жидкости, т. е. длине проволоки. Ведь на всех участках поверхностного слоя жидкости молекулы находятся в одинаковых условиях. Убедиться в справедливости этого предположения можно, взяв другую проволочку со стороной вдвое большей длины. Сила поверхностного натяжения окажется в два раза большей.
Коэффициент поверхностного натяжения. Отношение модуля силы поверхностного натяжения, действующей на границу поверхностного слоя длиной к этой длине есть величина постоянная, не зависящая от длины Эту величину называют коэффициентом поверхностного натяжения и обозначают буквой
Коэффициент поверхностного натяжения зависит от природы граничащих сред и от температуры. Его выражают в ньютонах на метр
По мере повышения температуры различие между жидкостью и насыщенным паром этой жидкости постепенно стирается и при критической температуре исчезает совсем. Соответственно коэффициент поверхностного натяжения для границы «жидкость — насыщенный пар» с повышением температуры уменьшается и при критической температуре становится равным нулю.
Согласно формуле (6.1) модуль силы поверхностного натяжения, действующей на границу поверхностного слоя длины равен:
Причем сила поверхностного натяжения направлена по касательной к поверхности перпендикулярно к границе поверхностного слоя (перпендикулярно проволочке в данном случае, см. рис. 60, 61). Сила пропорциональна длине, а коэффициентом пропорциональности является коэффициент поверхностного натяжения.