Поверхневий натяг

Матеріал з Вікіпедії — вільної енциклопедії.
Перейти до: навігація, пошук
Краплина роси на листку має майже сферичну форму
Комаха на поверхні води

Поверхне́вий на́тяг — фізичне явище, суть якого в прагненні рідини скоротити площу своєї поверхні при незмінному об'ємі.

Характеризується коефіцієнтом поверхневого натягу.

Завдяки силам поверхневого натягу краплі рідини приймають максимально близьку до сферичної форми, виникає капілярний ефект, деякі комахи можуть ходити по воді.

Поверхневий натяг виникає як у випадку поверхні розділу між рідиною й газом, так і у випадку поверхні розділу двох різних рідин.

Своєю появою сили поверхневого натягу завдячують поверхневій енергії.

Для зменшення сил поверхневого натягу використовуються поверхнево-активні речовини.

Тиск під викривленою поверхнею[ред.ред. код]

Поверхневий натяг призводить до появи додаткового тиску під викривленою поверхнею рідини. Цей тиск визначається рівнянням Юнга-Лапласа

 \Delta P = \sigma \left(\frac{1}{R_x} + \frac{1}{R_y} \right) ,

де  R_x і  R_y  — два локальні радіуси кривизни поверхні,  \sigma  — коефіцієнт поверхневого натягу.

Термодинаміка[ред.ред. код]

Робота, необхідна для збільшення поверхні рідини:

\ dA \ = \ \sigma dS

Зміна вільної енергії дорівнює роботі, виконаній над тілом при ізотермічному процесі. Звідти при постійних температурі та тиску, маємо

\sigma = \left( \frac{\partial F}{\partial S} \right)_{T,P}

де \scriptstyle F є вільною енергію, а \scriptstyle S є площею поверхні.

Вільна енергія визначається з рівняння \scriptstyle F \ = \ H \ - \ TE, де \scriptstyle H це — ентальпія та \scriptstyle E це — ентропія. З цього ми можемо отримати значення частинної похідної ентропії по температурі:

\left( \frac{\partial S}{\partial T} \right)_{S,P}=-E^{S}

Бачимо, що поверхнева енергія (на відміну від вільної поверхневої енергії) залежить не лише від коефіцієнту поверхневого натягу, а також від його похідної за температурою. Це видно у рівнянні:

 H^S\ =\ \sigma - T \left( \frac {\partial \sigma}{\partial T} \right)_P

Табличка для різних рідин[ред.ред. код]

Дані наведені у дин/см = 10-3 Н/м (при температурі 20 °C)

Азотна кислота 70% 59,4
Анілін 42,9
Ацетон 23,7
Бензол 29,0
Вода 72,86
Гліцерин 59,4
Нафта 26
Ртуть 465
Сірчана кислота 85% 57,4
Етиловий спирт 22,8
Оцтова кислота 27,8
Етиловий ефір 16,9

Дивіться також[ред.ред. код]

Література[ред.ред. код]

  • Світлий Ю. Г., Білецький В. С.. Гідравлічний транспорт (монографія). — Донецьк: Східний видавничий дім, Донецьке відділення НТШ, «Редакція гірничої енциклопедії», 2009. — 436 с. ISBN 978-966-317-038-1

Посилання[ред.ред. код]


Фізика Це незавершена стаття з фізики.
Ви можете допомогти проекту, виправивши або дописавши її.