Поверхневий натяг
Краплина роси на листку має майже сферичну форму
Комахи на поверхні води
ВідтворитиЕксперимент: розділення краплі води
Поверхне́вий на́тяг — фізичне явище, суть якого полягає в прагненні рідини скоротити площу своєї поверхні при незмінному об'ємі.
Характеризується коефіцієнтом поверхневого натягу.
Завдяки силам поверхневого натягу краплі рідини приймають максимально близьку до сферичної форми, виникає капілярний ефект, деякі комахи можуть ходити по воді.
Поверхневий натяг виникає як у випадку поверхні розділу між рідиною й газом, так і у випадку поверхні розділу двох різних рідин.
Своєю появою сили поверхневого натягу завдячують поверхневій енергії.
Для зменшення сил поверхневого натягу використовуються поверхнево-активні речовини.
Зміст
1 Тиск під викривленою поверхнею
2 Термодинаміка
3 Табличка для різних рідин
4 Див. також
5 Література
6 Посилання
Тиск під викривленою поверхнею |
Поверхневий натяг призводить до появи додаткового тиску під викривленою поверхнею рідини. Цей тиск визначається рівнянням Юнга-Лапласа
ΔP=σ(1Rx+1Ry)displaystyle Delta P=sigma left(frac 1R_x+frac 1R_yright),
ВідтворитиЕксперимент: поверхневий натяг мильної води
де Rxdisplaystyle R_x і Rydisplaystyle R_y — два локальні радіуси кривизни поверхні, σdisplaystyle sigma — коефіцієнт поверхневого натягу.
Термодинаміка |
Робота, необхідна для збільшення поверхні рідини:
- δA = −σdSdisplaystyle delta A = -sigma dS
Зміна вільної енергії дорівнює роботі, виконаній над тілом при ізотермічному процесі. Звідти при постійних температурі та тиску, маємо
- σ=(∂F∂S)T,Pdisplaystyle sigma =left(frac partial Fpartial Sright)_T,P
де Fdisplaystyle scriptstyle F є вільною енергію, а Sdisplaystyle scriptstyle S є площею поверхні.
Вільна енергія визначається з рівняння F = H − TEdisplaystyle scriptstyle F = H - TE, де Hdisplaystyle scriptstyle H це — ентальпія та Edisplaystyle scriptstyle E це — ентропія. З цього ми можемо отримати значення частинної похідної ентропії по температурі:
- (∂S∂T)S,P=−ESdisplaystyle left(frac partial Spartial Tright)_S,P=-E^S
Бачимо, що поверхнева енергія (на відміну від вільної поверхневої енергії) залежить не лише від коефіцієнту поверхневого натягу, а також від його похідної за температурою. Це видно у рівнянні:
- HS = σ−T(∂σ∂T)Pdisplaystyle H^S = sigma -Tleft(frac partial sigma partial Tright)_P
Табличка для різних рідин |
Дані наведені у дин/см = 10−3 Н/м (при температурі 20 °C)
Азотна кислота 70% | 59,4 |
| Анілін | 42,9 |
| Ацетон | 23,7 |
| Бензол | 29,0 |
| Вода | 72,86 |
| Гліцерин | 59,4 |
| Нафта | 26 |
| Ртуть | 465 |
Сірчана кислота 85% | 57,4 |
| Етиловий спирт | 22,8 |
| Оцтова кислота | 27,8 |
| Етиловий ефір | 16,9 |
Сигма=Fпр/s
Див. також |
- Змочуваність
- Сили притягання і відштовхування
- Ефект Марангоні
Література |
- Світлий Ю. Г., Білецький В. С.. Гідравлічний транспорт (монографія). — Донецьк: Східний видавничий дім, Донецьке відділення НТШ, «Редакція гірничої енциклопедії», 2009. — 436 с. ISBN 978-966-317-038-1
Посилання |
Поверхневий натяг // Фармацевтична енциклопедія- Методи вимірювання поверхневого натягу
Відео про фізичну природу поверхневого натягу (рос.)
Науковий трюк: металева скріпка не тоне у воді! (Відео) (укр.)
 | Це незавершена стаття з фізики. Ви можете допомогти проекту, виправивши або дописавши її. |
