Tensiunea superficială, și exemple de formula
tensiune superficială
Tensiunea superficială - dorința de lichid pentru a reduce suprafața lor liberă, adică, reduce excesul de energia sa potențială la interfața cu faza gazoasă.
Vom descrie acum mecanismul de apariție a tensiunii superficiale în lichide. Lichid, gaz, spre deosebire nu umple întregul volum al vasului în care este turnat. Între lichid și gaz (sau de vapori) formează o interfață, care este în condițiile speciale, în comparație cu restul masei lichide. Luați în considerare două molecule A și B. O moleculă este localizată în interiorul moleculei de fluid B - la suprafața sa (figura 1.). O moleculă este înconjurată de molecule ale celuilalt lichid uniform, astfel încât forțele care acționează asupra unei molecule de molecula A, care intră în domeniul de aplicare al interacțiunii intermoleculare, compensat, sau cu alte cuvinte, forța rezultantă este zero. B Molecule pe de o parte este inconjurata de molecule de lichid și, pe de altă parte - moleculele de gaz, a cărui concentrație este semnificativ mai mică decât concentrația de molecule de lichid. Deoarece ambele lichide B per moleculă acționează mai multe molecule decât partea de gaz, rezultanta tuturor forțelor intermoleculare nu va fi egal cu zero și este direcționată în volumul de lichid. Astfel, la o moleculă de adâncimea lichidului lovit stratul de suprafață, este necesar să se efectueze munci împotriva forțelor intermoleculare care nu sunt compensate. Aceasta înseamnă că moleculele stratului de suprafață, în comparație cu moleculele în lichid au o energie potențială în exces, ceea ce se numește energie de suprafață.
Evident, cu cât aria suprafeței lichidului, mai astfel molecule care posedă o energie potențială în exces și, prin urmare, este mai mare energia de suprafață. Acest fapt poate fi scris ca următoarea ecuație:
în care energia superficială a lichidului, suprafața liberă a lichidului și coeficientul de proporționalitate, care se numește tensiune superficială.
Tensiunea superficială
tensiune superficială - o cantitate fizică ce caracterizează acest lichid și este numeric egală cu energia de suprafață în raport cu suprafața liberă a lichidului:
Unitatea de măsură a tensiunii superficiale este în sistemul SI.
Tensiunea superficială a lichidului depinde: 1) natura fluidului (the „lichide volatile, cum ar fi eter, alcool, benzen, tensiunea de suprafață este mai mică decât“ nonvolatile - apa, mercur); 2) de la temperatura lichidului (mai mare temperatura, cu atât mai mică tensiunea de suprafață); 3) proprietățile gazului, care se învecinează cu acest lichid; 4) prezența unor agenți activi de suprafață, cum ar fi săpun sau detergent, care reduc tensiunea superficială. De asemenea, trebuie remarcat faptul că coeficientul de tensiune superficială este independentă de suprafața liberă.
Este cunoscut din mecanica că starea de echilibru a sistemului corespunde valorii minime a energiei potențiale sale. Datorită tensiunii superficiale a lichidului ia întotdeauna forma unei suprafețe minime. În cazul în care lichidul nu este supus altor forțe sau efectul lor este mic, lichidul va tinde să ia forma unor sfere, cum ar fi o picătură de apă, un balon de săpun. De asemenea, apa se va comporta în imponderabilitate. Lichidul se comportă ca și la o tangentă la suprafață, forțe care reduc (strângere) a suprafeței. Aceste forțe nazyvayutsyasilami tensiune superficială.
Prin urmare, tensiunea superficială poate fi definită ca modulul de suprafață forță de tensionare care acționează pe o unitate de lungime a conturului care mărginește suprafața liberă a lichidului:
Prezența forțelor de tensiune de suprafață face ca suprafața filmului elastic lichid asemănător este întinsă, cu singura diferență că forța elastică din film depinde de suprafața (adică, filmul este deformat), iar forțele de suprafață natyazheniyane zavisyatot suprafață lichidă. Dacă pui un ac de cusut pe suprafața apei, suprafața se va încovoia și nu se va lăsa să se înece. Forțele de tensiune de suprafață pot fi explicate prin insectele pulmonare de alunecare, cum ar fi, de exemplu, Strider apă, în corpurile de apă de suprafață (Figura 2). Gheara Strider apă deformează suprafața apei, crescând astfel aria sa. Ca urmare, o forță de tensiune de suprafață, care tinde să reducă aria de o astfel de schimbare. Forțele de întindere de suprafață rezultată va fi direcționată în sus, compensând astfel forța de gravitație.
La acțiunea forțelor de tensiune de suprafață principiul de funcționare pipetă pe bază (Figura 3). O picătură la care forța de gravitație, este tras în jos, sporind astfel suprafața lor. Firește, suprafața apar forțe de tensiune, care este opusă direcției forței rezultante de greutate și care nu dau o întindere de picături. Când apăsați capacul de cauciuc al pipetei, se creează o presiune suplimentară, care ajută forța de gravitație, rezultând într-o picătură cade în jos.
Exemple de rezolvare a problemelor
Schimbarea stratului de suprafață potențial energetic scade datorită scăderii în suprafața picăturilor la fuziunea lor într-o singură picătură este:
în care suprafața de picături mici, suprafața unei picături mari, coeficientul de tensiune superficială a apei.
unde r - raza picăturii mici, R - raza cea mai mare cădere, n - numărul de picături mici.
Masa o mică picătură:
o mulțime de picături mari:
Pe măsură ce picăturile mici sunt unite într-o singură picătură mare, putem scrie:
în cazul în care numărul de picături mici:
și suprafața tuturor picăturilor mici:
Acum ne găsim cantitatea de energie eliberată la confluența a picăturilor:
Din tabelele de suprafață coeficient de tensiune.
Traduceți unități în sistemul SI: raza celei mai mici raze de picături mari picătură.