Свойства жидкостей. Поверхностное натяжение

Содержание

Слайд 2

Молекулы вещества в жидком состоянии расположены почти вплотную друг к другу.

Молекулы вещества в жидком состоянии расположены
почти вплотную друг к другу.
Могут совершать

тепловые колебания около
фиксированных центров.
Жидкости сохраняют свой объем, но не имеют собственной формы.
Время от времени любая молекула может
переместиться в соседнее вакантное место.
Молекулы могут перемещаться по всему объему жидкости.
Этим объясняется текучесть жидкостей.
Из-за сильного взаимодействия между близко
расположенными молекулами они могут образовывать
локальные (неустойчивые) упорядоченные группы,
содержащие несколько молекул.
Это явление называется ближним порядком.
Слайд 3

Пример ближнего порядка молекул жидкости и дальнего порядка молекул кристаллического вещества:

Пример ближнего порядка молекул жидкости и
дальнего порядка молекул кристаллического вещества:
1 –

вода; 2 – лед.
Слайд 4

Молекула воды H2O состоит из одного атома кислорода и двух атомов

Молекула воды H2O состоит из одного атома кислорода
и двух атомов водорода,

расположенных под углом 104°.
Среднее расстояние между молекулами пара в десятки
раз превышает среднее расстояние между молекулами воды.
Молекулы воды увеличены примерно в 5·107 раз.
Слайд 5

Молекулярный механизм поверхностного натяжения. Внутри жидкости результирующая сила притяжения, действующая на

Молекулярный механизм поверхностного натяжения.
Внутри жидкости результирующая сила притяжения,
действующая на молекулу со

стороны соседних
молекул, равна нулю.
Слайд 6

Капля масла в водном растворе спирта. Молекулы, находящиеся на поверхности под

Капля масла в водном растворе
спирта.

Молекулы, находящиеся на
поверхности под действием резуль-
тирующей силы

притяжения
втягиваются внутрь жидкости.

Поэтому на поверхности жидкости оказывается
минимальное число молекул и жидкость принимает
сферическую форму, имеющую минимальную поверхность.

Слайд 7

В космическом корабле шарообразную форму принимает и достаточно большая масса жидкости.

В космическом корабле шарообразную форму
принимает и достаточно большая масса жидкости.

Слайд 8

Поверхностное натяжение – явление молекулярного давления на жидкость, вызванное притяжением молекул

Поверхностное натяжение –
явление молекулярного давления на жидкость,
вызванное притяжением молекул
поверхностного слоя к

молекулам внутри жидкости

Поверхностная энергия –
дополнительная потенциальная энергия
молекул поверхностного слоя жидкости

Слайд 9

Сила поверхностного натяжения – сила, направленная по касательной к поверхности жидкости,

Сила поверхностного натяжения –
сила, направленная по касательной
к поверхности жидкости, перпен-
дикулярно участку

контура,
ограничивающего поверхность,
в сторону его сокращения.

σ – поверхностное натяжения, Н/м
(величина табличная)

Слайд 10

Поверхностное натяжение жидкости зависит: 1) от природы жидкости, т. е. от

Поверхностное натяжение жидкости зависит:
1) от природы жидкости, т. е. от

сил притяжения между молекулами данной жидкости;
2) от температуры (с увеличением температуры поверхностное натяжение уменьшается) .  Ни в коем случае поверхностное натяжение не зависит от величины поверхности. Оно само есть коэффициент пропорциональности между свободной поверхностной энергией Гиббса и величиной поверхности. Разумеется, поверхностное натяжение будет изменяться, если в жидкости будут растворены другие вещества, особенно поверхностно-активные (молекулы которых скапливаются в поверхностном слое) . Но введение других веществ в жидкость означает изменение ее природы (была чистая жидкость - стал раствор) . Для чистой жидкости при определенной температуре поверхностное натяжение - константа, которая приводится в справочниках. (Это также означает, что поверхностное натяжение жидкости зависит от ее природы и температуры.)
Слайд 11

Действие сил поверхностного натяжения Поверхностное натяжение жидкостей, находящихся в контакте с воздухом, мН/м.

Действие сил
поверхностного
натяжения

Поверхностное натяжение
жидкостей, находящихся в
контакте с воздухом, мН/м.

Слайд 12

Из-за действия сил поверхностного натяжения в каплях жидкости и внутри мыльных

Из-за действия сил поверхностного натяжения в каплях
жидкости и внутри мыльных пузырей

возникает избыточное
давление Δp. Если мысленно разрезать сферическую каплю
радиуса R на две половинки, то каждая из них должна
находиться в равновесии под действием сил поверхностного
натяжения, приложенных к границе 2πR разреза, и сил
избыточного давления, действующих на площадь πR2 сечения.
Условие равновесия записывается в виде:
Слайд 13

Избыточное давление внутри мыльного пузыря в два раза больше, так как

Избыточное давление внутри мыльного пузыря
в два раза больше, так как пленка

имеет две поверхности:

Отсюда избыточное давление внутри капли равно:

Слайд 14

Слайд 15

Смачивание – искривление поверхности жидкости у поверхности твердого тела в результате

Смачивание –
искривление поверхности жидкости у поверхности твердого
тела в результате взаимодействия молекул

жидкости с
молекулами твердого тела

Fж-т>Fж

Fж-т

Слайд 16

Слайд 17

Слайд 18

Капиллярность – явление подъема или опускания жидкости в капиллярах. Смачиваемая жидкость

Капиллярность –
явление подъема или опускания жидкости в капиллярах.

Смачиваемая жидкость
поднимается в

капилляре

Несмачиваемая жидкость
опускается в капилляре

Слайд 19

Равновесие жидкости в капилляре

Равновесие жидкости в капилляре

Слайд 20

Поднятие жидкости в капиллярах разного диаметра (D1 > D2, h1

Поднятие жидкости в капиллярах разного
диаметра (D1 > D2, h1 < h2).