Удивительно разнообразны проявления поверхностного натяжения жидкости в природе и технике. Оно собирает воду в капли, благодаря ему мы можем выдуть мыльный пузырь и писать ручкой. Поверхност- ное натяжение играет важную роль в физиологии нашего организма. Его используют и в космической технике. Почему же поверхность жидкости ведет себя подобно растянутой упругой пленке? Молекулы, расположенные в тонком слое жидкости вблизи поверхно- сти, находятся в особых условиях. Они имеют одинаковых с ними соседей только с одной стороны поверхности, в отличие от молекул внутри жид- кости, окруженных всех сторон такими же молекулами. Поскольку вза- имодействие молекул на не слишком малых расстояниях носит характер притяжения, то потенциальная энергия каждой из молекул отрицательна. По абсолютной же величине, в первом приближении, ее можно считать 'Майя — понятие древней и средневековой индийской философии, обозначающей иллю- зорность всего воспринимаемого мира. 73 пропорциональной числу ближайших соседей. Поэтому ясно, что у мо- лекул, находящихся в поверхностном слое (число соседей для которых меньше, чем в объеме), потенциальная энергия выше, чем у молекул вну- три жидкости. Еще одним фактором увеличения потенциальной энергии молекул в поверхностном слое является то, что по мере приближения к поверхности из глубины жидкости концентрация молекул падает. Разумеется, молекулы жидкости находятся в непрерывном тепловом движении — одни молекулы уходят с поверхности, другие, наоборот, по- падают на нее. Но можно говорить о средней добавочной потенциальной энергии поверхностного слоя жидкости. Приведенные соображения показывают, что, для того чтобы извлечь молекулу на поверхность, сторонним силам необходимо совершить неко- торую положительную работу. Избыток потенциальной энергии молекул, находящихся на участке поверхности единичной площади, по сравнению с потенциальной энергией, которой обладали бы эти же молекулы в тол- ще жидкости, называется коэффициентом поверхностного натяжения а и является численной характеристикой этой работы. Известно, что из всех возможных состояний системы устойчивым является то, в котором ее энергия минимальна. В частности, поверхность жидкости стремится принять такую форму, при которой ее поверхностная энергия в заданных условиях будет минимальна. Именно поэтому жид- кость и обладает поверхностным натяжением, стремящимся сократить, уменьшить ее поверхность.
Ви переглядаєте статтю (реферат): «Пузырь и капля» з дисципліни «Дивовижна фізика»
