Svoystva_poverkhnostnogo_sloya_zhidkosti_Smachivanie_Kapillyarnost

1. Поверхностное натяжение. Капиллярные явления. Давление под искривленной поверхностью жидкости. Формула Лапласа

10 класс
Шепелева Л.И.

2. Структура жидкости и её свойства

Разнообразные жидкости отличаются друг от
друга по цвету, запаху, плотности, температуре
кипения и кристаллизации.
Однако все вещества в жидком состоянии
сохраняют свой объём и под действием силы
тяжести принимают форму сосуда, в котором
они находятся.
Особенность жидкостей состоит в том, что
они сочетают в себе свойства твёрдых тел и газов.

3. Как расположены молекулы в жидкости?

Расположение молекул сочетают в
себе черты твёрдых тел
(правильное чередование частиц
которых повторяется во всем
объёме твердого тела) и газов (где
нет никакого порядка).
Каков характер теплового движения молекул жидкости?
Тепловое движение жидкости состоит из колебаний молекул
около положений равновесия и сравнительно редких
перескоков из одного положения в другое.

4. Поверхностное натяжение жидкостей

Жидкость на границе с газом
или паром имеет свободную
поверхность. Выясним
каковы её свойства.
Рассмотрим примеры:
- Капли росы на поверхности
растений;
- Движение водомерок по
воде;
- Лезвие на поверхности воды
Объяснение:
Шарообразная форма
капель состоит в том, что
жидкость стремиться
уменьшить площадь своей
поверхности, а из всех тел
с заданным объёмом
наименьшую площадь
поверхности имеет шар.
Стремление жидкости уменьшить площадь своей поверхности
называется поверхностным натяжением.

5.

Молекула, расположенная на поверхности жидкости,
взаимодействует с соседними молекулами и с молекулами
пара. Плотность пара меньше плотности жидкости, поэтому с
выделенной молекулой жидкости взаимодействует меньше
молекул пара, чем молекул жидкости. В целом
взаимодействие молекулы жидкости с молекулами пара
слабее, чем с молекулами жидкости.
Равнодействующая сила направлена
внутрь жидкости. Под действием этой
F
силы часть молекул уходит из
поверхностного слоя внутрь жидкости.
Поверхностный слой сокращается и находится в состоянии
натяжения.
Силой поверхностного натяжения называют силу,
действующую вдоль поверхности жидкости
перпендикулярно к линии, ограничивающей эту поверхность,
и направленная в сторону её сокращения.

6. Характеристика поверхностного натяжения

Поверхностным натяжением σ называют величину, равную
отношению силы поверхностного натяжения F к длине
границы поверхностного слоя жидкости l.
F
Единицей поверхностного натяжения в СИ
является (Н/м)
зависит:
-от рода жидкости;
- от наличия примесей;
-от температуры (при Т , то σ 0)

7. Смачивание

Если силы притяжения Fжт Картины поверхностей жидкости,
налитой в сосуд
между молекулами
жидкости и частицами
смачивание
несмачивание
твердого тела больше, чем
силы притяжения между
молекулами самой
жидкости Fжж , то
возникает явление
смачивания.
0 < < /2
/2 < <
Fт-ж > Fж
Fт-ж < Fж
Вогнутую или выпуклую поверхность жидкости в трубке
называют мениском.

8.

9.

Вследствие смачивания вода
поднимается по тонким
стеклянным трубкам,
причём чем меньше
внутренний диаметр трубки,
тем выше поднимается вода.
Такие трубки называют
капиллярами (от латинского
«волос»).
Явление поднятия жидкости
в тонких трубках называется
капиллярностью.
Высота подъёма жидкости в
капилляре прямо пропорциональна поверхностному
натяжению и обратно
пропорциональна плотности
жидкости и радиусу капилляра.
2
h
r g

10.

Вследствие наличия избыточной поверхностной энергии в дисперсных
системах с заметной кривизной поверхности возникает избыточное
давление, которое обозначается Δp и называется капиллярным давлением
или давлением Лапласа.
Давление под выпуклой поверхностью жидкости всегда больше, а под
вогнутой поверхностью всегда меньше, чем под плоской поверхностью
жидкости: рвыпукл =p0 +Δр, рвогнут =р0 +Δ p,где рвыпукл – давление под
выпуклой поверхностью жидкости; рвогнут – давление под вогнутой
поверхностью жидкости; р0 – давление под плоской поверхностью
жидкости; Δр – давление Лапласа.
Для сферической поверхности c радиусом кривизны r для расчёта давления,
обусловленного кривизной, можно использовать формулу Лапласа, которая
в этом случае принимает вид:
2σ
Δр = ±
r

11. Закрепление

1.
2.
3.
Почему насекомые-водомерки могут быстро
скользить по поверхности воды, не погружаясь
в неё?
Капля воды вытекает из вертикальной
стеклянной трубки диаметром 2мм. Найдите
массу капли, если поверхностное натяжение
воды равно 73мН/м.
Вычислите высоту подъёма спирта в капилляре
радиусом 0,5мм. Поверхностное натяжение
спирта 2,1∙10-2Н/м, плотность спирта 800 кг/м3.

12.

13. Домашнее задание

изучить § 65,66, решить №157,158