Поверхностное натяжение. Силы взаимодействия между молекулами быстро убывают с расстоянием между ними
Силы взаимодействия между молекулами быстро убывают с расстоянием между ними. Для характеристики этого силового поля вводится радиус молекулярного действия. В жидкости в сфере такого радиуса оказывается большое число молекул. Поэтому на данную молекулу со всех сторон действуют значительные силы. Однако для молекулы, достаточно удаленной от поверхности, они в среднем уравновешиваются. Другая ситуация возникает для молекулы вблизи поверхности, в слое толщиной порядка радиуса молекулярного действия. На эту молекулу с разных сторон действует неодинаковое число молекул: появляется отличная от нуля равнодействующая сила, направленная внутрь жидкости. Для перемещения молекулы к поверхности необходимо затратить некоторую работу на преодоление этой силы. Во внутренних областях жидкости молекулы обладают меньшей потенциальной энергией. Как следствие молекулы стремятся покинуть поверхностный слой и уйти во внутренние области. Этим объясняются многие поверхностные явления. Например, если на проволочную рамку, одна сторона которой может свободно скользить вдоль направляющих (боковых) проволок, натянуть мыльную пленку, то, как показывает опыт, пленка стремится сократиться и перемычка (подвижная сторона) перемещается к противоположной стороне рамки. Для удержания перемычки необходимо приложить некоторую силу 2 f (рис. 28). Если на проволочный каркас натянуть мыльную пленку и положить на нее петлю из нитки, то, пока пленка целая, петля может принимать любую форму. Но стоит пленку внутри петли проткнуть, как петля под действием сил поверхностного натяжения примет форму окружности. Пролитая ртуть в небольших каплях имеет форму, близкую к сферической. В капиллярах жидкость поднимается или опускается. Капиллярные явления играют громадную роль в природе. Примеры можно продолжать и продолжать.
|
