Поверхностное натяжение
Поверхностное натяжение — свойство поверхности жидкости сокращать свою площадь под действием сил межмолекулярного взаимодействия. Поэтому свободная поверхность жидкости стремится принять форму с наименьшей возможной площадью.
Внутри жидкости молекулы притягиваются со всех сторон, поэтому равнодействующая сил для каждой молекулы в среднем близка к нулю. Молекулы у поверхности притягиваются преимущественно внутрь жидкости. Из-за этого поверхность обладает избытком энергии и стремится уменьшиться. Благодаря поверхностному натяжению капли и мыльные пузыри принимают близкую к шаровой форму.
Формула силы поверхностного натяжения
Для однородной жидкости сила поверхностного натяжения пропорциональна длине границы поверхностного слоя:
Здесь \(F\) — сила поверхностного натяжения, \(l\) — длина линии, ограничивающей поверхность, а \(\sigma\) — коэффициент поверхностного натяжения. Его значение зависит от рода жидкости и температуры: при нагревании обычно уменьшается.
Игла может удерживаться на поверхности воды, если её осторожно положить горизонтально. Поверхностный слой деформируется, а сила поверхностного натяжения поддерживает иглу. Если иглу уронить или нарушить поверхность, она утонет.
Поверхностное натяжение — не отдельная сила, направленная вертикально вверх. Это свойство поверхности и связанная с ним сила, направленная вдоль поверхности. Подъём предмета водой может быть следствием этой силы, но её направление определяется границей поверхности.
Как изменится сила поверхностного натяжения при увеличении длины границы в 2 раза, если жидкость и температура не меняются?
Главное
- Поверхностное натяжение заставляет поверхность жидкости сокращать свою площадь.
- Сила поверхностного натяжения направлена вдоль поверхности, а её модуль определяется формулой \(F=\sigma l\).
- Коэффициент поверхностного натяжения измеряется в Н/м и зависит от жидкости и температуры.