Felületi feszültség, és példák a általános képletű

felületi feszültség

Felületi feszültség - folyékony vágy, hogy csökkentsék a szabad felület, azaz a feleslegének csökkentése annak potenciális energia a határfelületen a gáznemű fázisban.

Most leírjuk a mechanizmus megjelenése a felületi feszültség folyadékokban. Folyékony, ellentétben a gáz nem tölti ki a teljes mennyiségét az edény, amelybe öntjük. Között folyadék és a gáz (vagy gőz) képez egy interfész, amely a különleges feltételek, mint a többi a folyékony tömeg. Tekintsük két molekula A és B molekula belsejében található folyadék a B molekula - a felületén (1. ábra). Egy molekuláról körül molekulák a másik folyadékot egyenletesen, így a ható erők egy molekuláról molekulára A, hatálya alá tartozó, a intermolekuláris kölcsönhatás, kompenzált, vagy más szavakkal, azok eredő erő nulla. B molekula egyrészt körül molekulák a folyadék és, másrészt - a gázmolekulák, amelynek koncentrációja lényegesen alacsonyabb, mint a molekulák koncentrációja a folyadék. Mivel mind a folyékony B molekulánként jár több molekula, mint a gáz oldalra, a kapott összes intermolekuláris erők nem lesz egyenlő nullával, és irányítja a folyadék térfogata. Így, hogy egy molekula a mélység a folyadék elérje a felületi réteg, szükséges munka elvégzésére ellen nem kompenzálják intermolekuláris erők. Ez azt jelenti, hogy a molekulák a felületi réteg, mint a molekulák a folyadék van felesleges potenciális energia, amely az úgynevezett felületi energia.

Nyilvánvaló, hogy minél nagyobb a terület a folyadék felszínén, a több ilyen molekulák rendelkeznek a felesleges potenciális energia, és így minél nagyobb a felületi energiája. Ez a tény felírható a következő egyenlet:

ahol a felületi energiája a folyadék, a szabad folyadékot felülete és az együttható az arányosság, amely az úgynevezett felületi feszültség.

A felületi feszültség

felületi feszültség - a fizikai mennyiség, amely jellemzi ezt a folyékony és számszerűen egyenlő a felületi energia tekintetében a szabad folyadékfelszín nagysága:

A mértékegység a felületi feszültség az SI rendszerben.

A felületi feszültség folyékony függ: 1) a folyadék természetétől (az „illékony folyadékokat, mint például éter, alkohol, benzol, a felületi feszültség kisebb, mint a” nem illó - víz, higany); 2) a folyadék hőmérsékletét (minél magasabb a hőmérséklet, annál kisebb a felületi feszültség); 3) a gáz tulajdonságaitól, amely határos ezzel a folyadékkal; 4) felületaktív anyagok jelenlétében, mint például szappant vagy detergenst, amelyek csökkentik a felületi feszültséget. Azt is meg kell jegyezni, hogy a felületi feszültség együttható független a szabad felület.

Ismert a szerelők, hogy az egyensúlyi állapot a rendszer megfelel a minimális értékét a potenciális energia. Mivel a felületi feszültség a folyadék mindig formáját ölti egy minimális felület. Ha a folyadék nem tartozik más erők vagy hatásuk kicsi, a folyadék hajlamos arra, hogy vegye gömbök formájában, mint például egy csepp víz, egy szappanbuborék. Továbbá, a víz fog viselkedni a súlytalanság. A folyadék úgy viselkedik, mintha egy érintőleges a felszínre, erők, amelyek csökkentik (meghúzás) a felületet. Ezek az erők nazyvayutsyasilami felületi feszültség.

Ezért, a felületi feszültség is meg lehet határozni, mint a felületi feszültségi erő modulus ható egységnyi hossza a kontúr határoló szabad a folyadék felszínén:

A jelenléte a felületi feszültség erők teszi a folyadék felszíne-szerű elasztikus film nyújtása, azzal az egyetlen különbséggel, hogy a rugalmas erő a film függ a felület (azaz, a film deformálódik), és az erők a felület natyazheniyane zavisyatot folyadék felszínén. Ha tesz egy varrótű a víz felszínén, a felület megereszkedik, és nem engedte megfulladni. Felületi feszültség erők is magyarázható a csúszó tüdő rovarok, mint például a víz strider, a felszíni víztest (2. ábra). Körmös víz strider deformálja a víz felszínén, ezáltal növelve a területet. Ennek eredményeként, egy erő a felületi feszültség, amely hajlamos, hogy csökkentsék a terület egy ilyen változás. A kapott felületi feszültség erők lesz irányítva felfelé, így kompenzálja a gravitációs erő.

A fellépés a felületi feszültség erők alapú pipettával működési elve (3. ábra). Egy csepp, amelyre a gravitációs erő, le van húzva, ezzel is növelve a felülete. Természetesen, a felületi feszültség erők ébrednek, ami ellentétes az irányt az eredő nehézségi erő, és amelyek nem adnak egy csepp szakaszon. Ha megnyomja a gumi kupakot a pipetta, további nyomást hoznak létre, amely segít a gravitációs erő, ami egy csepp leesik.

Példák problémák megoldása

Változás a potenciális energia felület réteg kimaradás miatt csökken a felülete cseppek saját egyesülés egyetlen csepp:

ahol a felület kis cseppek, a felület egy nagy csepp, a együtthatója a víz felületi feszültségének.

ahol r - a sugara a kis csepp, R - a sugara a legnagyobb csepp, N - száma kis cseppek.

A tömege egy kis csepp:

rengeteg nagy csepp:

Mivel a kis cseppecskék egybeolvadt nagy csepp, írhatunk:

ahol a számos kis cseppek:

és a felülete a kis csepp:

Most azt látjuk, hogy mennyi energiát megjelent a torkolatánál a cseppek:

Táblázatok felületi feszültség együttható.

Fordítás egységek az SI-rendszerben: a sugara a legkisebb sugara csepp nagy csepp.