Жидкое состояние вещества

Свойства

жидкостей

Поверхностное

натяжение

• Молекулы вещества в жидком состоянии расположены

почти вплотную друг к другу.

• Могут совершать тепловые колебания около

фиксированных центров.

• Каждая молекула жидкости, также как и в твердом теле,

«зажата» со всех сторон соседними молекулами и

совершает тепловые колебания около некоторого

положения равновесия.

• Время от времени любая молекула может

переместиться в соседнее вакантное место.

• Молекулы могут перемещаться по всему объему жидкости.

Этим объясняется текучесть жидкостей.

• Из-за сильного взаимодействия между близко

расположенными молекулами они могут образовывать

локальные (неустойчивые) упорядоченные группы,

содержащие несколько молекул.

Это явление называется ближним порядком.

Пример ближнего порядка молекул жидкости и

дальнего порядка молекул кристаллического вещества:

1 – вода; 2 – лед.

Молекула воды H 2 O состоит из одного атома кислорода

и двух атомов водорода, расположенных под углом 104°.

Среднее расстояние между молекулами пара в десятки

раз превышает среднее расстояние между молекулами воды.

Молекулы воды увеличены примерно в 5·10 7  раз.

Молекулярный механизм поверхностного натяжения .

Внутри жидкости результирующая сила притяжения,

действующая на молекулу со стороны соседних

молекул, равна нулю.

Капля масла в водном растворе

спирта.

Молекулы, находящиеся на

поверхности под действием резуль-

тирующей силы притяжения

втягиваются внутрь жидкости.

Поэтому на поверхности жидкости оказывается

минимальное число молекул и жидкость принимает

сферическую форму, имеющую минимальную поверхность.

В космическом корабле шарообразную форму

принимает и достаточно большая масса жидкости.

Поверхностное натяжение –

явление молекулярного давления на жидкость,

вызванное притяжением молекул

поверхностного слоя к молекулам внутри жидкости

Поверхностная энергия –

дополнительная потенциальная энергия

молекул поверхностного слоя жидкости

Сила поверхностного натяжения –

сила, направленная по касательной

к поверхности жидкости, перпен-

дикулярно участку контура,

ограничивающего поверхность,

в сторону его сокращения.

σ – поверхностное натяжения, Н / м

(величина табличная)

Поверхностное натяжение жидкости зависит:

1) от природы жидкости, т. е. от сил притяжения между молекулами данной жидкости;

2) от температуры (с увеличением температуры поверхностное натяжение уменьшается) .  Ни в коем случае поверхностное натяжение не зависит от величины поверхности. Оно само есть коэффициент пропорциональности между свободной поверхностной энергией Гиббса и величиной поверхности. Разумеется, поверхностное натяжение будет изменяться, если в жидкости будут растворены другие вещества, особенно поверхностно-активные (молекулы которых скапливаются в поверхностном слое) . Но введение других веществ в жидкость означает изменение ее природы (была чистая жидкость - стал раствор) . Для чистой жидкости при определенной температуре поверхностное натяжение - константа, которая приводится в справочниках. (Это также означает, что поверхностное натяжение жидкости зависит от ее природы и температуры.)

Действие сил

поверхностного

натяжения

Поверхностное натяжение

жидкостей, находящихся в

контакте с воздухом, мН / м.

Из-за действия сил поверхностного натяжения в каплях

жидкости и внутри мыльных пузырей возникает избыточное

давление Δ p . Если мысленно разрезать сферическую каплю

радиуса R на две половинки, то каждая из них должна

находиться в равновесии под действием сил поверхностного

натяжения, приложенных к границе 2π R разреза, и сил

избыточного давления, действующих на площадь π R 2 сечения.

Условие равновесия записывается в виде:

Отсюда избыточное давление внутри капли равно:

Избыточное давление внутри мыльного пузыря

в два раза больше, так как пленка имеет две поверхности:

F ж " width="640"

Смачивание –

искривление поверхности жидкости у поверхности твердого

тела в результате взаимодействия молекул жидкости с

молекулами твердого тела

F ж - т

F ж - т F ж

Капиллярность –

явление подъема или опускания жидкости в капиллярах.

Смачиваемая жидкость

поднимается в капилляре

Несмачиваемая жидкость

опускается в капилляре

Равновесие жидкости в капилляре

D 2 , h 1 " width="640"

Поднятие жидкости в капиллярах разного

диаметра ( D 1 D 2 , h 1