Поверхностное натяжение растворов — это явление, при котором вещество (прежде всего, жидкость) стремится приобрести форму с минимально возможной площадью поверхности.
Чем больше площадь поверхности жидкости, тем больше молекул, которые обладают избыточной потенциальной энергией, и тем больше поверхностная энергия. Этот факт можно записать в виде следующего соотношения:
W = σS
W — поверхностная энергия жидкости [Дж]
S — площадь свободной поверхности [м2]
σ — коэффициент поверхностного натяжения [Н/м]
Теперь можно вывести коэффициент поверхностного натяжения
Коэффициент поверхностного натяжения — это физическая величина, которая характеризует данную жидкость и численно равна отношению поверхностной энергии к площади свободной поверхности жидкости.
σ = W/S
W — поверхностная энергия жидкости [Дж]
S — площадь свободной поверхности [м2]
σ — коэффициент поверхностного натяжения [Н/м]
Разберёмся что влияет на коэффициент поверхностного натяжения
На коэффициент поверхностного натяжения раствора(жидкости) влияет:
- природа жидкости
- температура
- свойства газа
На жидкость также могут влиять и разные силы( сила тяжести и тому подобное ). Следственно, существует сила поверхностного натяжения растворов(жидкости).
Сила поверхностного натяжения – это сила, обусловленная взаимным притяжением молекул жидкости, направленная по касательной к ее поверхности, перпендикулярно к участку контура, на который она действует и пропорциональна длине этого участка.
F = σl
F — сила поверхностного натяжения [Н]
l — длина контура, ограничивающего поверхность жидкости [м]
σ — коэффициент поверхностного натяжения [Н/м]
Разберём одну задачу.
Условие.
Швейная игла имеет длину 3,5 см и массу 0,3 г. Будет ли игла лежать на поверхности воды, если ее положить аккуратно?
Решение:
Найдём силу тяжести, которая действует на иглу
F т = mg
F т = 0,3*10^-3*9,8 = 2,94*10^-3 H
Найдём силу поверхностного натяжения чтобы сравнить.
F н = σl
F н = 73*10^-3*3,5*10^-2 = 2,56*10^-3 H
Теперь сравним
2,94*10^-3 H > 2,56*10^-3 H - раз сила тяжести больше, то игла утонет.
Ответ: нет, не будет.
Источники:
