Естественные науки

Какой физический смысл поверхностного натяжения жидкости?

Askar Karabasov
Askar Karabasov
113
Сила поверхностного натяжения направлена по касательной к поверхности жидкости, перпендикулярно к участку контура, на который она действует. Сила поверхностного натяжения пропорциональна длине того участка контура, на который она действует. Коэффициент пропорциональности γ — сила, приходящаяся на единицу длины контура — называется коэффициентом поверхностного натяжения. Он измеряется в ньютонах на метр. Но более правильно дать определение поверхностному натяжению, как энергии (Дж) на разрыв единицы поверхности (м²). В этом случае появляется физический смысл и связь понятия поверхностного натяжения с внутренней энергией, что было доказано теоретически (Журнал физической химии. 1983, № 10)
Олюшка ***
Олюшка ***
2 309
Лучший ответ
Как известно из физики, молекулы на поверхости жидкости (на границе с газовой фазой) стремятся втянуться вглубь жидкости, так как силы притяжения между ними и соседними молекулами нескомпенсированы, равнодействующая направлена вглубь жидкости. Следовательно для образования поверхости жидкости затрачивается работа (на "вытягивание" глубинных молекул на поверхность) , вследствие чего поверхностный слой имеет избыточную свободную энергию (часть внутренней энергии) по сравнению с объемом фазы.
Избыточная свободная энергия поверхности (поверхностная часть энергии Гиббса) пропорциональна величине поверхности. Коэффициент пропорциональности (свободная энергия единицы поверхности) называется поверхностным натяжением. Легко установить, что единицы измерения этой величины Дж/м2. Поскольку 1Дж=1Н*м, то размерность поверхностного натяжения оказывается также Н/м.
И таким образом поверхностное натяжение может быть истолковано не только как энергия единицы поверхности, но и как некая сила в расчете на 1 м длины поверхностного слоя. Я полагаю, что по физическому смыслу это сила, необходимая для разрыва связей между поверхностными молекулами на длине в 1 метр.
Антон Довбня
Антон Довбня
32 497