КАТЕГОРИИ: Архитектура-(3434)Астрономия-(809)Биология-(7483)Биотехнологии-(1457)Военное дело-(14632)Высокие технологии-(1363)География-(913)Геология-(1438)Государство-(451)Демография-(1065)Дом-(47672)Журналистика и СМИ-(912)Изобретательство-(14524)Иностранные языки-(4268)Информатика-(17799)Искусство-(1338)История-(13644)Компьютеры-(11121)Косметика-(55)Кулинария-(373)Культура-(8427)Лингвистика-(374)Литература-(1642)Маркетинг-(23702)Математика-(16968)Машиностроение-(1700)Медицина-(12668)Менеджмент-(24684)Механика-(15423)Науковедение-(506)Образование-(11852)Охрана труда-(3308)Педагогика-(5571)Полиграфия-(1312)Политика-(7869)Право-(5454)Приборостроение-(1369)Программирование-(2801)Производство-(97182)Промышленность-(8706)Психология-(18388)Религия-(3217)Связь-(10668)Сельское хозяйство-(299)Социология-(6455)Спорт-(42831)Строительство-(4793)Торговля-(5050)Транспорт-(2929)Туризм-(1568)Физика-(3942)Философия-(17015)Финансы-(26596)Химия-(22929)Экология-(12095)Экономика-(9961)Электроника-(8441)Электротехника-(4623)Энергетика-(12629)Юриспруденция-(1492)Ядерная техника-(1748) |
Жидкое состояние веществаЖидкость занимает промежуточное положение между газом и кристаллами. На данный период нет вполне законченной и обобщенной теории жидкостей. Одна из моделей поведения молекул жидкости, предложенная Я.И.Френкелем, выглядит так. Молекула совершает колебательное движение около положения равновесия, эпизодически скачком перемещаясь в новое положение равновесия. Таким образом, молекула медленно перемещается внутри жидкости. При повышении температуры подвижность молекул сильно возрастает и вязкость жидкости уменьшается. На внутренние молекулы действуют силы со стороны соседних молекул, а так как плотность жидкости постоянная, то равнодействующая сила, действующая на внутреннюю молекулу, равно нулю. Иначе обстоит дело с поверхностными молекулами. Они взаимодействуют с молекулами жидкости и газа одновременно. А так как концентрация частиц газа меньше, чем жидкости, то равнодействующая сила будет направлена внутрь жидкости. Это приводит к тому, что на поверхности жидкости останется минимальное количество частиц, т.е. площадь свободной поверхности жидкости будет стремится к минимуму. Для выхода молекулы с глубины на поверхность необходимо совершить работу, что приводит к увеличению энергии поверхностных молекул. Стремление уменьшить свою поверхность проявляется в возникновении сил поверхностного натяжения, которые направлены по касательной к поверхности. Рассмотрим проволочный П–образный каркас с подвижной перемычкой длины . Замкнутый контур затягивают пленкой, которая сразу же, стремясь уменьшить свою поверхность, начинает поднимать перемычку. Чтобы воспрепятствовать этому, приходится прикладывать внешнюю силу F. Сила поверхностного натяжения, приходящаяся на единицу длины, называется поверхностным натяжением и обозначается s: , [Н/м]. Медленно перемещая перемычку вниз на расстояние dx, сила F, равная , совершает работу . Коэффициент 2 появился из-за того, что пленка имеет два поверхностных слоя. Сама жидкость совершает над перемычкой работу, равную , где dS – приращение площади поверхностного слоя. При этом дополнительное количество молекул переходит из глубины жидкости в поверхностный слой, что сопровождается охлаждением жидкости. Однако, если этот процесс проводить медленно, он протекает изотермически, и это даёт возможность иной интерпретации поверхностного натяжения. Так как работа при изотермическом процессе совершается за счет убыли свободной энергии: , то можно сделать вывод, что поверхностное натяжение равно свободной энергии единицы свободной поверхности жидкости: . Следует отметить, что с ростом температуры поверхностное натяжение уменьшается, обращаясь в нуль при критической температуре. Рассмотрим простейший случай, когда поверхность жидкости сферическая. Выделим мысленно на этой поверхности с радиусом кривизны R небольшой кружок радиуса г (г<<R). Этот участок поверхности растягивают силы поверхностного натяжения, направленные почти радиально. Благодаря этим силам в жидкости возникает дополнительное давление, которое называется давлением Лапласа: , где R1 и R2 – радиусы кривизны в двух взаимно перпендикулярных плоскостях, пересечение которых совпадает с нормалью к поверхности жидкости в интересующей нас точке. Оба радиуса кривизны – величины алгебраические. Если центр кривизны О поверхности находится внутри жидкости, то R > 0, если вне жидкости, то R < 0. Соответственно в первом случае дополнительное давление Dр > 0, а во втором Dр < 0.
Дата добавления: 2014-11-20; Просмотров: 419; Нарушение авторских прав?; Мы поможем в написании вашей работы! Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет |