⠀⠀Всем привет, меня зовут Савин Валерий, я репетитор по физике. Сегодня я бы хотел поговорить о том, имеет ли жидкость форму и если да, то какую?
⠀ Как пишут во многих учебниках физики, жидкости имеют собственный объём, но не имеют формы. Однако это не так. Естественная форма всех жидкостей – шар, эта форма определяется минимумом поверхностной энергии жидкости. Поэтому если, к примеру, разлить ртуть на пол (например, разбив градусник), то жидкость соберётся в шарики.
⠀⠀На примере одной молекулы разберёмся, почему так происходит. Рассмотрим молекулу, находящуюся внутри жидкости (в точке А).
⠀⠀Со всех сторон вокруг неё располагаются другие молекулы, и каждая притягивает рассматриваемую нами молекулу к себе. Так как все молекулы одинаковые, то и сила их притяжения будет одинаковая, а сумма всех этих сил будет равняться нулю: молекула сверху притягивает нашу молекулу так же, как и молекула снизу, поэтому сумма этих сил равна нулю, молекула слева так же, как и молекула справа, и т.д.
⠀⠀Теперь рассмотрим другую молекулу, которая находится в точке В, т.е. на поверхности жидкости. Над ней нет тех молекул жидкости, которые притягивали бы её вверх (над ней есть молекулы воздуха, но их притяжение в тысячи раз слабее), поэтому нечем уравновесить те силы, которые притягивают молекулу вниз. А это значит, что на молекулу действуют силы притяжения, которые стараются опустить её с поверхности жидкости внутрь самой жидкости. Получается, что для того, чтобы из внутренних слоёв жидкости вывести молекулу на поверхность, нужно совершить работу против этих сил. Из этого следует, что потенциальная энергия молекул, находящихся на поверхности воды, больше, чем молекул, находящихся во внутренних слоях.
⠀⠀ Вследствие стремления молекул уйти внутрь жидкости с её поверхности из-за действия силы притяжения, жидкость принимает такую форму, при которой как можно меньше молекул будет на поверхности жидкости, а площадь её поверхности и энергия жидкости будут минимальными. А как известно из геометрии, шар - геометрическое тело, обладающее самой маленькой площадью поверхности среди всех геометрических тел (при условии одинакового объёма). Форма шара - естественная форма жидкости при любом количестве молекул.
⠀⠀ Именно благодаря этой теории можно объяснить, почему все мыльные пузыри круглые, почему все капли дождя, осевшие на листьях - шарообразные (они были бы идеальные, если бы не другие факторы, действующие на жидкость: сила тяжести, смачивание), почему ртуть, выплескнувшаяся из разбитого градусника, собирается в шарики и т.д.
⠀Получается, что жидкость всё-таки имеет собственную форму: форму шара. Однако связь между молекулами в жидкостях не такая сильная, как в твёрдых телах, поэтому когда мы наливаем воду в сосуд - она принимает форму сосуда. ⠀
⠀Читайте и развивайтесь, успехов!
