Tensiunea superficială a filmului. Proprietățile lichidelor. Tensiune de suprafata. Conceptul de tensiune superficială

Tensiunea superficială descrie capacitatea unui fluid de a rezista forței gravitaționale. De exemplu, apa de pe suprafața unei mese formează picături pe măsură ce moleculele de apă sunt atrase unele de altele, ceea ce contracarează forța gravitațională. Datorită tensiunii superficiale, obiectele mai grele, cum ar fi insectele, pot fi ținute la suprafața apei. Tensiunea superficială se măsoară în forță (N) împărțită la unitatea de lungime (m) sau la cantitatea de energie pe unitatea de suprafață. Forța cu care interacționează moleculele de apă (forța de coeziune) provoacă tensiune, rezultând picături de apă (sau alte lichide). Tensiunea de suprafață poate fi măsurată cu câteva elemente simple găsite în aproape fiecare casă și un calculator.

Pași

Cu ajutorul unui rocker

Scrieți ecuația pentru tensiunea superficială.În acest experiment, ecuația pentru determinarea tensiunii superficiale este următoarea: F = 2Sd, Unde F- forta in newtoni (N), S- tensiunea superficială în newtoni pe metru (N/m), d este lungimea acului folosit în experiment. Exprimăm tensiunea superficială din această ecuație: S = F/2d.

• Forța va fi calculată la sfârșitul experimentului.
• Înainte de a începe experimentul, utilizați o riglă pentru a măsura lungimea acului în metri.

1. Construiește un rocker mic.În acest experiment, un balansoar și un mic ac care plutește pe suprafața apei sunt folosite pentru a determina tensiunea superficială. Este necesar să se ia în considerare cu atenție construcția balansierului, deoarece precizia rezultatului depinde de aceasta. Puteți folosi diverse materiale, principalul lucru este să faceți o bară orizontală din ceva dur: lemn, plastic sau carton gros.

   • Determinați centrul tijei (de exemplu, o riglă de paie sau de plastic) pe care o veți folosi ca bară transversală și găuriți sau faceți o gaură în acest loc; acesta va fi punctul de sprijin al barei transversale, pe care se va roti liber. Dacă utilizați un pai de plastic, doar străpungeți-l cu un ac sau un cui.
   • Găuriți sau faceți găuri în capetele barei transversale, astfel încât acestea să fie la aceeași distanță de centru. Treceți firele prin orificiile de care veți agăța cupa de greutăți și acul.
   • Dacă este necesar, sprijiniți balansoarul cu cărți sau alte obiecte care sunt suficient de puternice pentru a menține bara în poziție orizontală. Este necesar ca bara transversală să se rotească liber în jurul unui cui sau tijă blocată în mijlocul acesteia.

2. Luați o bucată de folie de aluminiu și pliați-o într-o formă de cutie sau farfurie. Nu este deloc necesar ca această farfurie să aibă forma corectă pătrată sau rotundă. Îl vei umple cu apă sau cu altă greutate, așa că asigură-te că poate suporta greutatea.

   • Agățați cutia de folie sau farfuria de un capăt al barei. Faceți găuri mici de-a lungul marginilor farfurii și treceți un fir prin ele, astfel încât farfuria să atârne de bara transversală.

3. Agățați un ac sau o agrafă de celălalt capăt al barei transversale, astfel încât să fie orizontală. Legați un ac sau o agrafă orizontal de un fir care atârnă de celălalt capăt al barei transversale. Pentru ca experimentul să reușească, este necesar să poziționați acul sau agrafa exact pe orizontală.

4. Pune ceva pe bar, cum ar fi plastilina, pentru a echilibra recipientul din folie de aluminiu. Înainte de a continua cu experimentul, este necesar să vă asigurați că bara transversală este situată orizontal. Farfuria din folie este mai grea decât acul, așa că bara va cădea pe o parte. Atașați suficientă plastilină pe partea opusă a barei transversale, astfel încât să fie orizontală.

   • Aceasta se numește echilibrare.

5. Puneți un ac suspendat sau o agrafă într-un recipient cu apă. Acest pas va necesita un efort suplimentar pentru a poziționa acul pe suprafața apei. Asigurați-vă că acul nu este scufundat în apă. Umpleți un recipient cu apă (sau alt lichid cu tensiune superficială necunoscută) și puneți-l sub acul suspendat, astfel încât acul să fie direct pe suprafața lichidului.

   • În același timp, asigurați-vă că frânghia care ține acul rămâne pe loc și este suficient de întinsă.

6. Cântăriți câțiva ace sau o cantitate mică de picături măsurate de apă la scară mică. Veți adăuga un știft sau o picătură de apă în farfuria de aluminiu de pe balansoar. În acest caz, este necesar să se cunoască greutatea exactă la care acul se va desprinde de pe suprafața apei.

   • Numărați numărul de ace sau picături de apă și cântăriți-le.
   • Determinați greutatea unui știft sau a unei picături de apă. Pentru a face acest lucru, împărțiți greutatea totală la numărul de ace sau picături.
   • Să presupunem că 30 de știfturi cântăresc 15 grame, apoi 15/30 = 0,5, adică un știft cântărește 0,5 grame.

7. Adăugați ace sau picături de apă pe rând într-o farfurie de folie de aluminiu până când acul se desprinde de pe suprafața apei. Adăugați treptat un ac sau o picătură de apă. Urmăriți acul cu atenție pentru a nu rata momentul în care, după următoarea creștere a încărcăturii, acesta se va desprinde de pe apă. Odată ce acul iese de pe suprafața lichidului, nu mai adăugați ace sau picături de apă.

   • Numărați numărul de ace sau picături de apă care au luat acul la capătul opus al barei transversale pentru a se desprinde de pe suprafața apei.
   • Înregistrați rezultatul.
   • Repetați experimentul de câteva (5 sau 6) ori pentru a obține rezultate mai precise.
   • Calculați valoarea medie a rezultatelor obținute. Pentru a face acest lucru, adunați numărul de pini sau picături din toate experimentele și împărțiți suma la numărul de experimente.

8. Convertiți numărul de pini în putere. Pentru a face acest lucru, înmulțiți numărul de grame cu 0,00981 N/g. Pentru a calcula tensiunea superficială, trebuie să cunoașteți forța necesară pentru a ridica acul de la suprafața apei. Deoarece ați calculat greutatea știfturilor în pasul anterior, pentru a determina rezistența, este suficient să înmulțiți această greutate cu 0,00981 N/g.

   • Înmulțiți numărul de știfturi introduse în farfurie cu greutatea unui știft. De exemplu, dacă puneți 5 ace cântărind 0,5 grame fiecare, greutatea lor totală ar fi de 0,5 grame/pin = 5 x 0,5 = 2,5 grame.
   • Înmulțiți numărul de grame cu factorul 0,00981 N/g: 2,5 x 0,00981 = 0,025 N.

9. Înlocuiți valorile obținute în ecuație și găsiți valoarea dorită. Cu ajutorul rezultatelor obținute în timpul experimentului se poate determina tensiunea superficială. Doar introduceți valorile găsite și calculați rezultatul.

   • Să presupunem că în exemplul de mai sus, lungimea acului este de 0,025 metri. Introducând valorile în ecuație, obținem: S = F/2d = 0,025 N/(2 x 0,025) = 0,05 N/m. Astfel, tensiunea superficială a lichidului este de 0,05 N/m.

În această lecție, vom vorbi despre lichide și proprietățile lor. Din punctul de vedere al fizicii moderne, lichidele reprezintă subiectul cel mai dificil de cercetare, deoarece, în comparație cu gazele, nu se mai poate vorbi de o energie de interacțiune neglijabilă între molecule, iar față de solide nu se poate vorbi de o aranjare ordonată a molecule lichide (nu există o ordine de lungă durată într-un lichid) . Acest lucru duce la faptul că lichidele au o serie de proprietăți interesante și manifestările lor. O astfel de proprietate va fi discutată în această lecție.

În primul rând, să discutăm despre proprietățile speciale pe care le au moleculele stratului apropiat de suprafață al unui lichid în comparație cu moleculele în vrac.

Orez. 1. Diferența dintre moleculele stratului apropiat de suprafață și moleculele din cea mai mare parte a lichidului

Luați în considerare două molecule A și B. Molecula A se află în interiorul lichidului, molecula B se află la suprafața sa (Fig. 1). Molecula A este înconjurată de alte molecule lichide în mod uniform, astfel încât forțele care acționează asupra moleculei A din moleculele care cad în sfera interacțiunii intermoleculare sunt compensate, sau rezultanta lor este zero.

Ce se întâmplă cu molecula B, care se află la suprafața lichidului? Amintiți-vă că concentrația de molecule de gaz care este deasupra lichidului este mult mai mică decât concentrația de molecule de lichid. Molecula B este înconjurată pe o parte de molecule lichide, iar pe de altă parte de molecule de gaz foarte rarefiate. Deoarece multe mai multe molecule acționează asupra acestuia din partea lichidului, rezultanta tuturor forțelor intermoleculare va fi direcționată în interiorul lichidului.

Astfel, pentru ca o moleculă să ajungă de la adâncimea lichidului la stratul de suprafață, este necesar să se efectueze un lucru împotriva forțelor intermoleculare necompensate.

Amintiți-vă că munca este modificarea energiei potențiale, luată cu semnul minus.

Aceasta înseamnă că moleculele stratului apropiat de suprafață, în comparație cu moleculele din interiorul lichidului, au energie potențială în exces.

Această energie în exces este o componentă a energiei interne a fluidului și se numește energie de suprafață. Este desemnată și se măsoară, ca orice altă energie, în jouli.

Evident, cu cât suprafața lichidului este mai mare, cu atât mai multe astfel de molecule care au exces de energie potențială și, prin urmare, cu atât energia de suprafață este mai mare. Acest fapt poate fi scris ca următoarea relație:

,

unde este aria suprafeței și este factorul de proporționalitate, pe care îl vom numi tensiune de suprafata, acest coeficient caracterizează unul sau altul lichid. Să scriem o definiție riguroasă a acestei cantități.

Tensiunea superficială a unui lichid (coeficientul tensiunii superficiale a unui lichid) este o mărime fizică care caracterizează un lichid dat și este egală cu raportul dintre energia de suprafață și aria suprafeței lichidului.

Coeficientul de tensiune superficială se măsoară în newtoni împărțit la un metru.

Să discutăm de ce depinde coeficientul de tensiune superficială a unui lichid. Pentru început, să reamintim că coeficientul de tensiune superficială caracterizează energia specifică a interacțiunii moleculelor, ceea ce înseamnă că factorii care modifică această energie vor modifica și coeficientul de tensiune superficială a lichidului.

Deci, coeficientul de tensiune superficială depinde de:

1. Natura lichidului (pentru lichidele „volatile”, precum eterul, alcoolul și benzina, tensiunea superficială este mai mică decât cea a „nevolatile” - apă, mercur și metale lichide).

2. Temperatura (cu cât temperatura este mai mare, cu atât tensiunea superficială este mai mică).

3. Prezența agenților tensioactivi care reduc tensiunea superficială (agenții tensioactivi), precum săpunul sau praful de spălat.

4. Proprietăţile unui gaz alăturat unui lichid.

Rețineți că coeficientul de tensiune superficială nu depinde de suprafața, deoarece pentru o moleculă individuală aproape de suprafață este absolut neimportant câte dintre aceleași molecule sunt în jur. Acordați atenție tabelului, care arată coeficienții de tensiune superficială a diferitelor substanțe, la o temperatură:

Tabelul 1. Coeficienții tensiunii superficiale a lichidelor la limita cu aerul, la

Deci, moleculele stratului apropiat de suprafață au energie potențială în exces în comparație cu moleculele din cea mai mare parte a lichidului. În cursul mecanicii, s-a demonstrat că orice sistem tinde către un minim de energie potențială. De exemplu, un corp aruncat de la o anumită înălțime va tinde să cadă. În plus, te simți mult mai confortabil întinsă, deoarece în acest caz centrul de masă al corpului tău este situat cât mai jos. La ce duce dorința de a-și reduce energia potențială în cazul unui lichid? Deoarece energia de suprafață depinde de suprafață, înseamnă că este nefavorabil din punct de vedere energetic ca orice lichid să aibă o suprafață mare. Cu alte cuvinte, în stare liberă, lichidul va tinde să-și minimizeze suprafața.

Acest lucru este ușor de verificat prin experimentarea cu o peliculă de săpun. Dacă un cadru de sârmă este scufundat într-o soluție de săpun, atunci se formează o peliculă de săpun pe acesta, iar filmul capătă o astfel de formă încât suprafața sa este minimă (Fig. 2).

Orez. 2. Cifre dintr-o soluție de săpun

Puteți verifica existența forțelor de tensiune superficială folosind un experiment simplu. Dacă un fir este legat de inelul de sârmă în două locuri și în așa fel încât lungimea firului să fie ceva mai mare decât lungimea coardei care leagă punctele de atașare ale firului, iar inelul de sârmă este scufundat în săpun soluție (Fig. 3a), pelicula de săpun va strânge întreaga suprafață a inelului, iar firul se va așeza pe folie de săpun. Dacă acum folia este ruptă pe o parte a firului, folia de săpun rămasă pe cealaltă parte a firului se va micșora și întinde firul (Fig. 3b).

Orez. 3. Experimentați pentru a detecta forțele de tensiune superficială

De ce s-a întâmplat asta? Cert este că soluția de săpun rămasă deasupra, adică lichidul, tinde să-și reducă suprafața. Astfel, firul este tras în sus.

Deci, suntem convinși de existența forței de tensiune superficială. Acum să învățăm cum să o calculăm. Pentru a face acest lucru, să facem un experiment de gândire. Să coborâm un cadru de sârmă, a cărui latură este mobilă, în soluția de săpun (Fig. 4). Vom întinde folia de săpun, acționând cu forță pe partea mobilă a cadrului. Există astfel trei forțe care acționează asupra barei transversale - o forță externă și două forțe de tensiune superficială care acționează de-a lungul fiecărei suprafețe a filmului. Folosind a doua lege a lui Newton, putem scrie asta

Orez. 4. Calculul forței de tensiune superficială

Dacă, sub acțiunea unei forțe externe, bara transversală se mișcă pe o distanță, atunci această forță externă va face lucru

Desigur, datorită performanței acestei lucrări, suprafața filmului va crește, ceea ce înseamnă că va crește și energia de suprafață, ceea ce o putem determina prin coeficientul de tensiune superficială:

La rândul său, modificarea zonei poate fi determinată după cum urmează:

unde este lungimea părții mobile a cadrului de sârmă. Având în vedere acest lucru, putem scrie că munca forței externe este egală cu

Echivalând părțile potrivite în (*) și (**), obținem o expresie pentru forța de tensiune superficială:

Astfel, coeficientul de tensiune superficială este numeric egal cu forța de tensiune superficială care acționează pe unitatea de lungime a liniei care delimitează suprafața

Deci, am văzut din nou că lichidul tinde să ia o astfel de formă încât suprafața sa este minimă. Se poate demonstra că pentru un volum dat, aria suprafeței va fi minimă pentru o sferă. Astfel, dacă nicio altă forță nu acționează asupra fluidului sau dacă acțiunea lor este mică, fluidul va tinde să capete o formă sferică. Deci, de exemplu, apa se va comporta în imponderabilitate (Fig. 5) sau bule de săpun (Fig. 6).

Orez. 5. Apa în gravitate zero

Orez. 6. Baloane de săpun

Prezența forțelor de tensiune superficială poate explica și de ce un ac metalic „se întinde” pe suprafața apei (Fig. 7). Acul, care este așezat cu grijă pe suprafață, îl deformează, mărind astfel suprafața acestei suprafețe. Astfel, apare o forță de tensiune superficială, care tinde să reducă o astfel de modificare a zonei. Forța rezultantă a tensiunii superficiale va fi îndreptată în sus și va compensa forța gravitațională.

Orez. 7. Ac pe suprafața apei

Principiul de funcționare al pipetei poate fi explicat în același mod. Picătura, asupra căreia acționează forța gravitației, este trasă în jos, crescându-și astfel suprafața. În mod firesc, apar forțe de tensiune superficială, a căror rezultată este opusă direcției gravitației și care nu permit picăturii să se întindă (Fig. 8). Când apăsați pe capacul de cauciuc al pipetei, creați o presiune suplimentară care ajută la gravitație, determinând căderea picăturii.

Orez. 8. Cum funcționează pipeta

Să luăm un alt exemplu din viața de zi cu zi. Dacă scufundați o pensulă într-un pahar cu apă, firele de păr se vor umfla. Dacă scoți acum această perie din apă, vei observa că toate firele de păr sunt lipite unul de celălalt. Acest lucru se datorează faptului că suprafața apei care aderă la perie va fi atunci minimă.

Și încă un exemplu. Dacă doriți să construiți un castel de nisip uscat, este puțin probabil să reușiți, deoarece nisipul se va prăbuși sub influența gravitației. Cu toate acestea, dacă udați nisipul, acesta își va păstra forma datorită tensiunii superficiale a apei dintre boabele de nisip.

În cele din urmă, observăm că teoria tensiunii superficiale ajută la găsirea unor analogii frumoase și simple atunci când rezolvăm probleme fizice mai complexe. De exemplu, atunci când trebuie să construiți o structură ușoară și în același timp puternică, fizica a ceea ce se întâmplă în bulele de săpun vine în ajutor. Și a fost posibil să se construiască primul model adecvat al nucleului atomic prin compararea acestui nucleu atomic cu o picătură de lichid încărcat.

Bibliografie

1. G. Ya. Myakishev, B. B. Buhovtsev, N. N. Sotsky. „Fizica 10”. - M.: Educație, 2008.
2. Ya. E. Geguzin „Bubbles”, Biblioteca Kvant. - M.: Nauka, 1985.
3. B. M. Yavorsky, A. A. Pinsky „Fundamentals of Physics” vol. 1.
4. G. S. Landsberg „Manual elementar de fizică” vol. 1.

1. Nkj.ru ().
2. Youtube.com().
3. Youtube.com().
4. Youtube.com().

Teme pentru acasă

1. După ce ați rezolvat sarcinile pentru această lecție, vă veți putea pregăti pentru întrebările 7,8,9 din GIA și întrebările A8, A9, A10 ale examenului unificat de stat.
2. Gelfgat I.M., Nenashev I.Yu. "Fizică. Culegere de probleme nota 10 „5.34, 5.43, 5.44, 5.47 ()
3. Pe baza problemei 5.47, determinați coeficientul de tensiune superficială a soluției de apă și săpun.

Lista de întrebări și răspunsuri

Întrebare: De ce se modifică tensiunea superficială odată cu temperatura?

Răspuns: Pe măsură ce temperatura crește, moleculele lichidului încep să se miște mai repede și, prin urmare, moleculele înving mai ușor forțele potențiale de atracție. Acest lucru duce la o scădere a forțelor de tensiune superficială, care sunt forțe potențiale care leagă moleculele stratului apropiat de suprafață al lichidului.

Întrebare: Coeficientul de tensiune superficială depinde de densitatea lichidului?

Răspuns: Da, da, deoarece energia moleculelor stratului apropiat de suprafață al lichidului depinde de densitatea lichidului.

Întrebare: Care sunt modalitățile de a determina coeficientul de tensiune superficială al unui lichid?

Răspuns:În cursul școlar sunt studiate două metode pentru determinarea coeficientului de tensiune superficială a unui lichid. Prima este metoda de rupere a firului, principiul ei este descris în problema 5.44 din teme, a doua este metoda de numărare a picăturilor, descrisă în problema 5.47.

Întrebare: De ce bulele de săpun se prăbușesc după un timp?

Răspuns: Cert este că, după un timp, sub influența gravitației, bula devine mai groasă în partea de jos decât în ​​partea de sus și apoi, sub influența evaporării, se prăbușește la un moment dat. Acest lucru duce la faptul că întreaga bulă, ca un balon, se prăbușește sub acțiunea forțelor de tensiune superficială necompensate.

Tensiunea superficială a apei este una dintre cele mai interesante proprietăți ale apei.

Iată câteva definiții ale acestui termen din surse competente.

Tensiunea superficială este...

Marea Enciclopedie Medicală

Tensiunea superficială (P. n.) este forța de atracție cu care fiecare secțiune a peliculei de suprafață (suprafața liberă a unui lichid sau orice interfață dintre două faze) acționează asupra părților adiacente ale suprafeței. Presiunea internă și P. n. Stratul de suprafață al lichidului se comportă ca o membrană elastică întinsă. Conform ideii dezvoltate de Cap. arr. Laplace (Laplace), această proprietate a suprafețelor lichide depinde de „forțele moleculare de atracție, care scad rapid cu distanța. În interiorul unui lichid omogen, forțele care acționează asupra fiecărei molecule din moleculele care o înconjoară sunt echilibrate reciproc. Dar aproape de suprafață, forța rezultantă de atracție moleculară este îndreptată spre interior; tinde să atragă molecule de suprafață în cea mai mare parte a lichidului. Ca urmare, întregul strat de suprafață, ca o peliculă elastică întinsă, exercită o presiune foarte semnificativă asupra masei interne a lichidului în direcția normală la suprafață. Conform calculelor, această „presiune internă”, sub care se află întreaga masă a lichidului, ajunge la câteva mii de atmosfere. Crește pe o suprafață convexă și scade pe una concavă. În virtutea tendinței energiei libere la minim, orice lichid tinde să ia o formă la care suprafața sa - locul de acțiune al forțelor de suprafață - are cea mai mică valoare posibilă. Cu cât suprafața lichidului este mai mare, cu atât este mai mare suprafața ocupată de pelicula de suprafață, cu atât este mai mare cantitatea de energie de suprafață liberă eliberată în timpul contracției sale. Tensiunea cu care fiecare secțiune a peliculei suprafeței contractante acționează asupra părților adiacente (în direcția paralelă cu suprafața liberă) se numește tensiune de tensiune. Spre deosebire de tensiunea elastică a unui corp elastic întins, P. n. nu slăbește pe măsură ce filmul de suprafață este comprimat. … Tensiunea de suprafață este egală cu munca care trebuie făcută pentru a crește suprafața liberă a lichidului cu unul. P. n. observat la limita unui lichid cu un gaz (tot cu vapori proprii), cu un alt lichid nemiscibil sau cu un corp solid. În același mod, un corp solid are un P. n. la interfaţa cu gazele şi lichidele. Spre deosebire de P. n., un lichid tăiat (sau corp solid) are pe suprafața liberă, mărginită de un mediu gazos, tensiune pe limita interioară a două faze lichide (sau lichide și solide), este convenabil să se desemneze un termen special. adoptat în literatura germană, termenul de „tensiune de frontieră” (Grenzflachenspannung). Dacă o substanță este dizolvată în lichidul care își scade P. n., atunci energia liberă scade nu numai prin reducerea dimensiunii suprafeței limită, ci și prin adsorbție: o substanță activă la suprafață (sau activă capilar) este colectată într-o concentrație crescută în stratul de suprafață ...
…

Mare enciclopedie medicală. 1970

Toate cele de mai sus pot fi rezumate în acest fel - moleculele care se află pe suprafața oricărui lichid, inclusiv a apei, sunt atrase de restul moleculelor din interiorul lichidului, în urma cărora apare tensiunea superficială. Subliniem că aceasta este o înțelegere simplificată a acestei proprietăți.

Tensiunea superficială a apei

Pentru o mai bună înțelegere a acestei proprietăți, prezentăm mai multe manifestări ale tensiunii superficiale a apei în viața reală:

• Când vedem apă picurând din vârful unui robinet în loc să se reverse, aceasta este tensiunea superficială a apei;
• Când o picătură de ploaie în zbor capătă o formă rotunjită, ușor alungită, aceasta este tensiunea superficială a apei;
• Când apa de pe o suprafață impermeabilă capătă o formă sferică, aceasta este tensiunea superficială a apei;
• Ondulările care apar atunci când vântul suflă la suprafața corpurilor de apă este, de asemenea, o manifestare a tensiunii superficiale a apei;
• Apa din spațiu capătă o formă sferică datorită tensiunii superficiale;
• Insecta strider de apă rămâne la suprafața apei datorită tocmai acestei proprietăți a apei;
• Dacă un ac este așezat cu grijă pe suprafața apei, acesta va pluti;
• Dacă într-un pahar se toarnă alternativ lichide de densitate și culoare diferită, vom vedea că nu se amestecă;
• Baloanele de săpun iridescente sunt, de asemenea, o manifestare minunată a tensiunii superficiale.

Coeficientul de tensiune superficială

Dicționar terminologic explicativ politehnic

Coeficientul de tensiune superficială este densitatea liniară a forței de tensiune superficială pe suprafața unui lichid sau la interfața dintre două lichide nemiscibile.

Dicționar terminologic explicativ politehnic. Alcătuit de: V. Butakov, I. Fagradyants. 2014

Mai jos oferim valorile coeficientului de tensiune superficială (C.T.S.) pentru diferite lichide la o temperatură de 20 ° C:

• K. p. n. acetonă - 0,0233 Newton / metru;
• K. p. n. benzen - 0,0289 Newton / metru;
• K. p. n. apă distilată - 0,0727 Newton / metru;
• K. p. n. glicerina - 0,0657 Newton / metru;
• K. p. n. kerosen - 0,0289 Newton / metru;
• K. p. n. mercur - 0,4650 Newton / metru;
• K. p. n. alcool etilic - 0,0223 Newton / metru;
• K. p. n. eter - 0,0171 Newton / metru.

Coeficientul de tensiune superficială al apei

Coeficientul de tensiune superficială depinde de temperatura lichidului. Vă prezentăm valorile la diferite temperaturi ale apei.

• La o temperatură de 0 ° C - 75,64 σ, 10 -3 Newton / metru;
• La o temperatură de 10 ° C - 74,22 σ, 10 -3 Newton / metru;
• La o temperatură de 20 ° C - 72,25 σ, 10 -3 Newton / metru;
• La o temperatură de 30 ° C - 71,18 σ, 10 -3 Newton / metru;
• La o temperatură de 40 ° C - 69,56 σ, 10 -3 Newton / metru;
• La o temperatură de 50 ° C - 67,91 σ, 10 -3 Newton / metru;
• La o temperatură de 60 ° C - 66,18 σ, 10 -3 Newton / metru;
• La o temperatură de 70 ° C - 64,42 σ, 10 -3 Newton / metru;
• La o temperatură de 80 ° C - 62,61 σ, 10 -3 Newton / metru;
• La o temperatură de 90 ° C - 60,75 σ, 10 -3 Newton / metru;
• La o temperatură de 100 ° C - 58,85 σ, 10 -3 Newton / metru.

Unul dintre efectele în sistemul gaz-lichid-solid este fenomenul de tensiune superficială. De fapt, esența fenomene de tensiune superficialăîn prezența forțelor în exces care apar la interfața dintre două faze (de exemplu, lichid / vapori sau lichid / solid). Numim aceste forțe în exces forțele de tensiune superficială. Datorită acestor forțe, există un balon de săpun sau o peliculă de săpun, călcătorii de apă alunecă prin apă, apar fenomene capilare, iar un lichid în imponderabilitate ia forma unei mingi.

Să încercăm să aflăm cauzele acestor forțe. Luați în considerare un sistem în care lichidul este în repaus într-un vas (Fig. 1).

Orez. 1. Tensiune superficială

Luați în considerare o moleculă în interiorul unui lichid (bilă albă). Molecula pe care am ales-o este atrasă din toate părțile de alte molecule ale lichidului (Fig. 1.1). Datorită faptului că lichidul este distribuit uniform (densitatea moleculelor este aceeași), atunci molecula pe care am ales-o este „trasă” în toate direcțiile în același mod, adică. suma tuturor forțelor care acționează asupra corpului este numeric egală cu zero.

Să plasăm molecula pe interfață (Fig. 1.2). Acolo, este tras în jos în același mod, dar datorită faptului că sunt mult mai puține molecule de gaz, există și mai puține forțe care îl trag în sus. Atunci forța totală care acționează asupra moleculei pe care am ales-o nu este egală cu zero și este direcționată în interiorul lichidului. Această forță totală este forța de tensiune superficială.

Valoarea forței de tensiune superficială poate fi găsită manual în cursul unui mic experiment. Luați un cadru mic cu o parte mobilă, puneți-l în apă cu săpun. Pelicula rezultată va fi întinsă până în momentul ruperii. pentru că ruptura nu are loc instantaneu, ceea ce înseamnă că există o forță care acționează din partea laterală a peliculei, care nu permite ruperea peliculei. Forța sub care filmul încă se rupe, conform celei de-a treia legi a lui Newton, este numeric egală cu forța maximă de tensiune superficială care a apărut în film (Fig. 2).