Поверхностное натяжение в жидкостях

1. Поверхностное натяжение в жидкостях.

В окружающем нас
мире действует сила, на
которую мы обычно
мало или совсем не
обращаем внимания
Однако мы ничего не
можем проделать с
жидкостью, чтобы не
привести в действие
силы, о которых сейчас
пойдет речь.

2. Эффекты, вызываемые поверхностным натяжением:

Возможность надуть
мыльный пузырь –
одна из
замечательных
детских забав.

3. Всмотритесь, как постепенно растет капля.

4. Если осторожно положить иглу на поверхность воды, поверхностная плёнка прогнётся и не даст игле утонуть:

5. Тот же эффект будет достигнут, если на поверхность жидкости положить лезвие безопасной бритвы:

6. Лёгкие водомерки могут быстро скользить по поверхности воды, как конькобежцы на льду:

7.

Прогиб
пленки не позволяет
выливаться воде, налитой в достаточно
частое решето.
Ткань – то же решето, образованное
переплетением нитей. Поверхностное
натяжение препятствует просачиванию
воды сквозь ткань, поэтому она не
промокает насквозь мгновенно.

8. Наблюдения и опыты показывают, что жидкость принимает такую форму, при которой её свободная поверхность занимает наименьшую

площадь.
В своем стремлении
сократиться поверхностная
пленка придает жидкости
сферическую форму.
Пример: сливающиеся при
соприкосновении капли
ртути.
Задание: докажите, что
площадь поверхности двух
одинаковых шаров (1 и 2)
больше площади
поверхности шара, если его
объём V = V1+V2 (д/з)

9. Лабораторный опыт.

Возьмите проволочный
каркас, привяжите нить
к его двум точкам так,
чтобы длина нити была
немного больше
диаметра каркаса.
Погрузите каркас в
мыльный раствор,
получите мыльную
плёнку. Проколите
плёнку с одной стороны.
Опишите и объясните
наблюдаемое явление.

10. Предыдущий опыт можно видоизменить, положив на плёнку, образованную в каркасе, петлю:

Если порвать
плёнку,
образованную
в проволочном
каркасе, то она
примет форму
окружности.

11. Вывод: Поверхность жидкости обладает свойством сокращаться так, чтобы площадь ее поверхности стала минимальной.

12. Поверхностная энергия

Когда мы выдуваем
мыльный пузырь,
поверхность
жидкости
увеличивается. При
этом возникают
новые участки
поверхностного
слоя.

13.

Поверхностная
энергия – избыточная
потенциальная энергия, которой
обладают молекулы на поверхности
жидкости. (Епов).
Удельная поверхностная энергия –
σ = Епов/S

14. Вычислим удельную поверхностную энергию.

Рассмотрим мыльную
плёнку, образованную
на прямоугольнике с
одной подвижной
перекладиной длиной d.
Что будет происходить,
если на перекладину АВ
не будет действовать
сила F1? (Действием
силы тяжести
пренебрежём)

15.

Сила
поверхностного натяжения –
сила, касательная к поверхности и
перпендикулярная участку периметра,
ограничивающего поверхность
жидкости.

16.

F1 = - 2F
A = F1h = -2Fh
A = - ∆Eп
Eп = σS
∆Eп = 2σ(S2 – S1)
2σ(S2 – S1) = 2Fh
σlh = Fh
σ
= F/l

17.

Поверхностное натяжение (σ) – величина,
равная отношению модуля силы
поверхностного натяжения к длине
периметра, ограничивающего поверхность
жидкости.
Вопрос. В каких единицах может быть
выражено поверхностное натяжение?
Сравните единицы измерения
поверхностного натяжения и удельной
поверхностной энергии. Нет ли здесь
противоречия?