Поверхностное натяжение

1. Что такое поверхностное натяжение

Поверхностное натяжение — это физическое явление, при котором поверхность жидкости стремится уменьшить свою площадь.

Причина этого — силы притяжения между молекулами жидкости.

• Внутри жидкости молекулы притягиваются друг к другу со всех сторон.

• На поверхности молекулы испытывают притяжение только со стороны жидкости.

В результате возникает сила, которая «стягивает» поверхность, делая её похожей на упругую плёнку.

2. Молекулярная природа

Молекулы жидкости взаимодействуют силами притяжения. Эти силы называются межмолекулярными силами.

На поверхности:

• молекулы притягиваются внутрь жидкости;

• возникает дополнительная энергия — поверхностная энергия.

Чем сильнее взаимодействие между молекулами, тем больше поверхностное натяжение.

Наглядная схема действия сил

На схеме видно:

• внутри жидкости силы уравновешены;

• на поверхности силы направлены внутрь.

3. Коэффициент поверхностного натяжения

Поверхностное натяжение характеризуется коэффициентом $\sigma$:

​где:

•  — сила, действующая вдоль поверхности;
•  — длина границы.

Единица измерения: Н/м (ньютон на метр).

Также поверхностное натяжение связано с энергией, необходимой для увеличения поверхности жидкости.

4. Проявления в природе и технике

1. Форма капель
   Капли стремятся принять шарообразную форму, так как у шара минимальная поверхность.

2. Капиллярные явления
   Жидкость может подниматься по тонким трубкам (капиллярам). Это важно для растений и почвы.

3. Насекомые на воде
   Водомерки могут ходить по поверхности воды благодаря поверхностному натяжению.

4. Смачивание
   Одни жидкости растекаются по поверхности (вода по стеклу), другие — нет (ртуть).

5. От чего зависит поверхностное натяжение

• Рода жидкости (вода, спирт, масло);

• Температуры (при нагревании уменьшается);

• Примесей (моющие средства уменьшают натяжение).

6. Примеры из жизни

• Мыльные пузыри имеют форму шара.

• Капли дождя округлые.

• Моющие средства помогают воде лучше смачивать поверхность.

7. Значение явления

Поверхностное натяжение важно:

• в биологии (движение воды в растениях);

• в технике (покрытия, краски);

• в медицине (распределение жидкостей).

Вопросы для самопроверки

1. Что такое поверхностное натяжение?

2. Почему молекулы на поверхности ведут себя иначе?

3. Запишите формулу коэффициента поверхностного натяжения.

4. Почему капли имеют форму шара?

5. От каких факторов зависит поверхностное натяжение?

6. Приведите примеры проявления этого явления.