Поверхностный слой жидкости. Поверхностное натяжение.

С силами притяжения между молекулами и подвижностью мо­лекул в жидкостях связано про­явление сил поверхностного на­тяжения.

Внутри жидкости силы при­тяжения, действующие на одну молекулу со стороны соседних с ней молекул, взаимно ком­пенсируются. Любая молекула, находящаяся у поверхности жид­кости, притягивается молекула­ми, находящимися внутри жид кости. Под действием этих сил молекулы с поверхности жид­кости уходят внутрь жидкости и число молекул, находящихся на поверхности, уменьшается до тех пор, пока свободная поверх­ность жидкости не достигнет ми­нимального из возможных в дан­ных условиях значения. Мини­мальную поверхность среди тел данного объема имеет шар, по­этому при отсутствии или пре­небрежимо малом действии дру­гих сил жидкость под дейст­вием сил поверхностного натя­жения принимает форму шара.

Свойство сокращения свобод­ной поверхности жидкости во многих явлениях выглядит таким образом, будто жидкость покры­та тонкой растянутой упругой пленкой, стремящейся к сокра­щению.

Силой поверхностного натя­жения называют силу, которая действует вдоль поверхности жидкости перпендикулярно к линии, ограничивающей эту по­верхность, и стремится сокра­тить ее до минимума.

Опыт с проволочной рамкой.

Подвесим на крючок пру­жинного динамометра П-образную проволоку. Длина стороны АВ равна I. Начальное рас­тяжение пружины динамометра под действием силы тяжести проволоки можно исключить из рассмотрения установкой нуле­вого деления шкалы против ука­зателя действующей силы.

Опустим проволоку в воду, затем будем медленно опускать вниз сосуд с водой (рис. 92). Опыт показывает, что при этом вдоль проволоки образуется пленка жидкости и пружина динамо­метра растягивается. По по­казаниям динамометра можно определить силу поверхностного натяжения. При этом следует учесть, что пленка жидкости имеет две поверхности (рис. 93) и сила упругости F_y равна по модулю удвоенному значению силы_ поверхностного натяже­ния Fн:

F_y = 2F_H.

Если взять проволоку со сто­роной ЛВ, вдвое большей дли­ны, то значение силы поверх­ностного натяжения оказывается вдвое большим. Опыты с прово­локами разной длины показыва­ют, что отношение модуля силы поверхностного натяжения, дей­ствующей на границу поверх­ностного слоя длиной l, к этой длине есть величина постоян­ная, не зависящая от длины l. Эту величину называют коэф­фициентом поверхностного на­тяжения и обозначают гречес­кой буквой «сигма»:

Коэффициент поверхностного на­тяжения выражается в ньюто­нах на метр (Н/м). Поверх­ностное натяжение различно у разных жидкостей.