felületi feszültség
Cím a munka: Felületi feszültség. Nedvesítő és nem-nedvesítő. hajszálcsövesség
Szakterület: pedagógia és didaktika
Leírás: A legjellemzőbb tulajdonsága a folyadék megkülönbözteti a gáz, hogy a gáz-folyadék határfelület képez szabad felület, amelynek jelenléte okot ad egy különleges jelenség, az úgynevezett felületi.
Fájl mérete: 167,81 KB
Job letöltve: 36 fő.
Tárgy №28: «Felületi feszültség. Nedvesítő és nem-nedvesítő. Kapilláris jelenségek. "
1 Felületi feszültség
A legjellemzőbb tulajdonsága a folyékony, ami megkülönbözteti a gáz, az, hogy a felület a gáz-folyadék képez szabad felület, amelynek jelenléte ad okot, hogy egy speciális nevezett jelenség felületre. Külseje, kénytelenek különleges fizikai feltételek, amelyek a molekulák, közel a szabad felület.
Minden egyes molekula folyékony vonzóerők a környező molekulák távolságra helyezkedik el attól a 10 -9 m (molekuláris hatósugár). Molekula M 1. elhelyezve a folyadék (ábra. 1), erők hatnak a része ugyanazon molekula, és a kapott Ezen erők közel nulla.
A molekulák eredő erők M 2 eltér nullától, és befelé van irányítva, folyadék merőlegesen annak felületére. Így, az összes folyadék molekulák a felületi réteg, dolgozzák belsejében a folyadék. De a tér belsejében a folyadék alkalmazott más molekulák, így létrehozva egy felületi réteg a folyadék nyomása (a molekuláris nyomás).
Áthelyezéséhez molekula M 3. elhelyezve közvetlenül a felületi réteg alatt a felületen, szükséges munka elvégzésére erőivel szemben a molekuláris nyomás. Következésképpen, a molekulák felületi folyadék réteg van több potenciális energia, mint a molekulák a folyadék. Ez az energia az úgynevezett felületi energiával.
Nyilvánvaló, hogy a nagyságát a felületi energia nagyobb, minél nagyobb szabad felülete. Hagyja, hogy a szabad felület változtatjuk Δ S. ebben az esetben a felületi energia változott
ahol σ # 151; a felületi feszültség. Mivel ez a változás szükséges, hogy ezt a munkát
A = Aw p. akkor A = σΔ S
Az egység a felületi feszültség van SI joule per négyzetméter (J / m 2).
A felületi feszültség # 151; érték számszerűen egyenlő a munkáját molekuláris erők, amikor változik a szabad fluid felület területe 1 m 2 állandó hőmérsékleten.
Mivel minden rendszer marad magára, célja, hogy olyan helyzetbe, amelyben a potenciális energia a legalacsonyabb, a folyékony találja a vágy, hogy csökkentse a szabad felület. A felületi réteg a folyadék úgy viselkedik, mint egy kifeszített gumi film, vagyis Összesen azon dolgozik, hogy a felület nagyságát csökkenti minimálisra, lehetséges, hogy egy adott térfogat.
Például, a folyadék cseppecskéket a súlytalan állapotban gömb alakú.
Az ingatlan a folyékony felület szerződést is értelmezhető megléte erők csökkentésére törekszik erre a felületre. Molekula M 1 (ábra. 2) található, a folyadék felületén, kölcsönhatásba nem csak a molekulák a folyadék, hanem molekulák a folyadék felszínén található körén belül molekuláris lépéseket. Egy molekula, M 1 molekuláris eredő erők mentén irányul szabad folyadékfelszín egyenlő nullával, és M 2 molekula található határán a folyadék felszínén, és a mentén irányul normális a szabad felület határait, és érintőleges a folyadék felszínével.
A kapott a ható erők összes molekula szabad felületén a határ, és van egy erő a felületi feszültség. Általánosságban, ez úgy működik, hogy hajlamosak csökkenteni az a folyadék felszíne.
Feltételezhető, hogy a felületi feszültség egyenesen arányos a hossza l határait a felülete a folyadék réteg, mint minden területen a felületi réteg a folyadék molekulák azonos körülmények között:
Valóban, úgy egy függőleges, téglalap alakú keret (3A., B), a mozgatható oldali kiegyensúlyozott. Eltávolítása után a keret oldat a szappan film mozgó része mozog 1-es pozíciótói 2. Mivel a film egy vékony réteg folyékony és két szabad felületet, találjuk a munkát mozgatásával a keresztmerevítő egy h távolsággal = 1 ⋅ a 2. 2 = F ⋅ h. ahol F # 151; kifejtett erő a keret mindegyike által a felületi réteg. Másrészt, A = σΔS = σ 2L h.
Ezért, Fh = σ 2 2 L h => F = σ L., ahol σ = F / L.
E szerint a képlet, az egység a felületi feszültség a SI newton per méter (N / m).
A felületi feszültség σ számszerűen egyenlő a ható felületi feszültségi erő egységnyi hossza a szabad folyadékfelszín határt. A felületi feszültség függ a folyadék természetének, a hőmérséklet és a szennyeződések jelenléte. A hőmérséklet emelkedésével csökken.
- A kritikus hőmérséklet, amikor nincs megkülönböztetve folyadék és gőz, σ = 0.
Szennyeződések általában csökken (néhány növekedés) a felületi feszültség.
Így, a felületi réteg a folyadék, mivel fel lett feszített rugalmas film, amely az összes folyadékot és a hajló vegyük fel egy egyetlen „csepp”. Egy ilyen modell (elasztikus nyújtott fólia) lehetővé teszi, hogy meghatározzuk az irányt a erők a felületi feszültség. Például, ha a film ki van téve a külső erők van nyújtva, a felületi feszültségi erő lesz irányítva felülete mentén a folyadék a megnyúlásra. Azonban, ez a feltétel lényegesen eltér a feszültség a rugalmas gumi film. A rugalmas film nyújtása távolság növelésével a részecskék között, ahol a feszítő erő növekszik, a szakítószilárdság folyékony film nem változik a távolság a részecskék között, és növeli a felület érhető el transzfer molekulák egy folyadékoszlop a felületi réteg. Ezért, amikor a folyadék felszíne növeli a felületi feszültség nem változik (nem függ felület).
2 nedvesítő és nem nedvesítő,
Való érintkezés esetén a szilárd erőt az adhéziós molekulák a folyadékot a szilárdtest molekulák kezdenek jelentős szerepet játszanak. folyadék viselkedését attól függ, amely nagyobb, a tapadást a folyadék molekulák vagy adhéziós molekulák a folyadék szilárd molekulák.
nedvesítő # 151; jelenség, amely miatt előfordul, hogy a kölcsönhatás a folyadék molekulák és a szilárd anyagok. Ha az erők a vonzás a molekulák közötti a folyékony és szilárd át a vonzó- molekulái között a folyadék, a folyadék az úgynevezett nedvesítő; ha a vonzó- folyékony és szilárd kisebb, mint a vonzó- molekulái között a folyadék, a folyadék nevezzük nem-nedvesítő testet.
Ugyanaz a folyadék lehet nedvesítő és a nem-nedvesítő tekintetében különböző szerveknek. Így a víz nedvesíti az üveg nem nedves és olajos felülete, a higany nem nedves üveg, és nedvesíti a rezet.
Nedvesítő vagy nem-nedvesítő folyadék érfal, amelyben az, hogy befolyásolja az alak a szabad folyadékfelszín az edényben. Ha nagy mennyiségű folyadékot az edénybe, a forma felületének határozza meg a gravitációs erő, amely egy sima, vízszintes felületre. Azonban a legtöbb a falak a nedvesítés és a nem-nedvesítő jelenség vezet görbület a folyadék felszínén, az úgynevezett szélén hatásokat.
A kvantitatív jellemzője szélek hatásának az érintkezési szöge θ - közötti szög érintő sík a folyadék felület és egy szilárd felületre. Folyékony mindig belsejében az érintkezési szög (4a., B). A nedvesítő-, ez lesz éles (4a.), Míg a nem-nedvesítő # 150; tompa (4B.). Az iskolában természetesen fizika úgy csak a teljes nedvesedése (θ = 0 °) vagy teljesen nemnedvesítő (θ = 180 °).
Az erők jelenlétével összefüggő felületi feszültség és a tangenciálisan irányított a folyadék felületi, ha a konvex felület ad kapott, és befelé néz, folyékony (5a.). Abban az esetben, egy homorú felülete, irányított eredő erőt éppen ellenkezőleg, felé a gáz határos a folyadék (ábra. 5b).
Ha a nedvesítő folyadék a szabaddá vált felületen a szilárd test (6a.), Akkor van annak terjedését ezen a felületen. Ha van nem nedvesítő folyadékot, tart egy közeli alakot gömb (6B.) A nyílt felületén a szilárd.
Nedvesítő egyaránt fontos az otthon és az iparban. Jó nedvesítő szükséges festés, mosás, feldolgozási fényképészeti anyagok, alkalmazása bevonatok, a kötési Anyagok forrasztáshoz, a flotációs folyamatok (dúsítási értékes érc kőzet). Másrészt, szükséges anyagokat nem nedvesedik vízzel építése során vízszigetelés eszközök.
3 kapilláris jelenség
A görbület a folyadék felületi a széleken a hajó különösen nyilvánvaló szűk csövekben, amely ívelt minden szabad felületén a folyadék. A csövek egy szűk keresztmetszetű ez a felület egy részét egy gömb, ez az úgynevezett meniszkusz. A nedvesítő folyékony formák egy homorú meniszkusz (ábra. 7a), míg a nem-nedvesítő # 151; konvex (ábra. 7b). Mivel a meniszkusz felülete nagyobb, mint a keresztmetszeti területe a cső, az intézkedés alapján molekuláris erők a görbült felület a folyadék hajlamos egyenesbe.
Felületi feszültség teremt további nyomást alatti folyadékot a görbült felület.
Ha a homorú felület a folyadék. A felületi feszültségi erő irányított a folyadék (ábra. 8a) és a nyomás a konkáv folyadék felszínén kisebb, mint egy sík. Ha a folyadék felület konvex. akkor a felületi feszültség folyékony befelé néz (ábra. 8b), és a nyomás a domború felülete a folyadék nagyobb, mint egy sík, ugyanolyan mértékben.
