их молекул вона спрямована перпендикулярно поверхні всередину фази з великим міжмолекулярним взаємодією.
Поверхневі молекули втягуються в глиб рідини і виникає внутрішній тиск.
Наслідком цього є поверхневий натяг - важлива характеристика поверхні. Існує два трактування?- Силова та енергетична:
Силовий подходЕнергетіческій подходОсновиваясь на законах механіки, величину? розглядають як наслідок внутрішнього тиску і зокрема як силу, прикладену до одиниці довжини контуру на поверхні розділу, що прагне скоротити цю поверхню або перешкоджає розтягуванню. Величина?- Міра прагнення поверхні до скорочення, слідство міжмолекулярних сил. Звідси: - сила, прикладена до одиниці довжини контуру поверхні розділу фаз, діє перпендикулярно контуру і тангенціально (вздовж) поверхності.Прі? поверхні (напр, диспергування), то необхідно вивести молекули з обсягу на поверхню s. Треба здійснити роботу проти РВН. Вона тим більше, чим більше РВН, і міра цієї роботи - величина?.
Якщо здійснювати оборотний процес збільшення площі поверхні s на величину ds, то корисна робота буде дорівнює:.
В оборотному процесі корисна робота max і дорівнює зміні енергій Гіббса або Гельмгольца, взятих з протилежним знаком. Тоді? можна представити у вигляді:
і
У загальному випадку?- Приватна похідна будь-якого ТД потенціалу за площею міжфазної поверхні
Досвід Дюпре
Демонструє єдність енерге. і силового підходів:
На дротяної рамці (рис. а) утворюємо мильну плівку. Нижня сторона рамки - рухлива і, якщо нічим не навантажена, піднімається вгору через прагнення плівки скоротитися, тобто На рамку діє сила поверхневого натягу Fп. Цю силу можна врівноважити грузиком вагою Р=Fп. При збільшенні ваги вантажу на нескінченно малу величину відбувається переміщення рухливої ??боку рамки на dh (рис. б). Вантаж при цьому здійснює роботу проти сили Fп:.
Одночасно через? поверхні плівки зростає поверхнева енергія: (к-нт 2 враховує двобічність плівки).
Так як, отримуємо:
.
Величина? може розглядатися не тільки як питома поверхнева енергія, але і як сила, віднесена до одиниці довжини контуру, огранич. поверхню.
Сила поверхневого натягу Fп має ту ж природу, що і показана раніше рівнодіюча сил, прикладених до поверхневих молекулам, але спрямована не? поверхні, а вздовж неї (тангенціально до поверхні). Це добре видно з моделі Дюпре. Саме такий напрямок сили Fп і означає прагнення до зменшення площі поверхні.
Методи вимірювання поверхневого натягу
Статичними методами визна. поверхневе натяж. практично нерухомих поверхонь, утворених задовго до початку вимірювань і тому що у рівновазі з об'ємом рідини. До цих м-дам відноситься м-д капілярного підняття (заснований на ф-ле Жюрена, ісп тонкі капіляри), м-д обертається краплі (вимірювання оч низьких значень? На кордонах 2х рідин), м-д врівноваження пластинки (м-д Вильгельми). Динамічні методи засновані на тому, що деякі види механічних пов-вий на рідину супроводжуються періодичними розтягування і стиснення її поверхні, на к-які впливає поверхневе натяж. Цими м-дами визначається неравновесное значення. До динамічних методів відносяться методи капілярних хвиль і коливається струменя. Полустатіческімі на...
