Жидкости

По своим свойствам жидкости сходны как с газами, так и с твердыми телами. Подобно газам они принимают форму любого сосуда, в котором находятся.

Рис. 36

Вместе с тем, жидкости мало сжимаемы. Двойственный характер свойств связан с особенностью движения их молекул. В расположении соседних молекул можно выделить ближний порядок, но дальнего порядка нет.

Рассмотрим молекулы внутри жидкости (рис. 36). Равнодействующая всех сил, действующих на молекулу, равна нулю. В поверхностном слое жидкости молекулы испытывают направленную внутрь силу притяжения.

При переходе молекул из внутренней части жидкости на поверхность они должны совершить работу против сил, направленных внутрь. Эта работа идет на увеличение потенциальной энергии молекул, перешедших в поверхностный слой. Таким образом поверхностный слой имеет повышенную энергию – поверхностную энергию. Поверхностный слой подобен растянутой упругой плёнке.

а) Рассмотрим горизонтально расположенную прямоугольную рамку с перекладиной ab (рис. 37), затянутую мыльной плёнкой. Если в одной части плёнку разорвать, то оставшаяся плёнка в другой части рамки сократит свои размеры и переместит перекладину на величину dx. Для возврата перекладины на прежнее место необходимо приложить силу

;

α – называют коэффициентом поверхностного натяжения; 2α – так как плёнка имеет две поверхности. Сила f совершает работу

Рис. 37

;

.

Совершенная работа идет на увеличение энергии системы

; ;

Таким образом, коэффициент – численно равен свободной энергии поверхностного слоя, площадь которого равна единице.

Дата добавления: 2014-11-07