Сила поверхностного натяжения
Сила поверхностного натяжения — это сила, с которой поверхность жидкости действует на ограничивающий её контур и стремится уменьшить площадь поверхности. Благодаря ей капли принимают почти шарообразную форму, а лёгкие предметы могут удерживаться на поверхности воды.
Внутри жидкости молекулы притягиваются со всех сторон, поэтому равнодействующая сил почти равна нулю. У поверхности молекулы испытывают более сильное притяжение внутрь жидкости. Поэтому поверхность ведёт себя подобно упругой натянутой плёнке. Для описания давления в жидкостях полезно повторить материал о давлении.
Формула
Для одной желілер границы поверхности сила поверхностного натяжения определяется формулой:
Здесь \(\sigma\) — коэффициент поверхностного натяжения жидкости, зависящий от её вида и температуры. Чем больше длина границы \(l\), тем больше сила. Если подвижная граница ограничивает тонкую плёнку с двумя поверхностями, сила равна \(F=2\sigma l\).
Проволочная рамка имеет подвижную сторону длиной \(l=0{,}04\ \text{м}\) и соприкасается с одной поверхностью воды. При \(\sigma=0{,}073\ \text{Н/м}\) сила равна \(F=\sigma l=0{,}073\cdot0{,}04=0{,}00292\ \text{Н}\).
Сила поверхностного натяжения — это сила, измеряемая в ньютонах, а коэффициент поверхностного натяжения \(\sigma\) — характеристика жидкости, измеряемая в Н/м. Поверхностное натяжение также не следует смешивать с давлением: давление действует на единицу площади и измеряется в паскалях. Связанные с поверхностным натяжением эффекты рассматриваются в статье о капиллярных явлениях.
Как изменится сила поверхностного натяжения при увеличении длины границы в 3 раза, если жидкость и температура не меняются?
Главное
- Сила поверхностного натяжения направлена вдоль поверхности жидкости и стремится уменьшить её площадь.
- Для одной поверхности \(F=\sigma l\), а для плёнки с двумя поверхностями \(F=2\sigma l\).
- Коэффициент поверхностного натяжения измеряется в Н/м и зависит от жидкости и температуры.