Előadás 20-2 (folytatás)

Jellemzői a szerkezet folyadékok utal az első része az előadás 20 Tulajdonságok folyadékok

A legérdekesebb jellemzője a folyékony nalichiesvobodnoy felületre.

A felület a folyadék nem érintkezik a falai a hajó, nazyvaetsyasvobodnoy felületre. Ez alkotja a nehézkedési erő hatására a folyadék molekulák.

Folyadék. Ellentétben a gáz nem tölti ki a teljes mennyiség az edény, amelybe öntjük. Között folyadék és a gáz (vagy gőz) képez egy interfész, amely a különleges feltételek, mint a többi a folyékony tömeg. A molekulák a határréteg folyadék, ellentétben a molekulák mélysége, körülvéve más molekulák nem azonos folyadék minden oldalon. Intermolekuláris erőkkel ható molekulák egyike a folyékony a szomszédos molekulák átlagosan kölcsönösen kompenzálják. Minden olyan molekula, a határréteg készült molekulák a folyadék (a ható erők egy adott molekula a folyékony gáz molekulák (vagy gőz) figyelmen kívül hagyható). Ennek eredményeként, van némi eredő erő irányított mélyen a folyadék. Ha a molekula mozog befelé a folyadék felületén, az intermolekuláris kölcsönhatás erő lesz, hogy egy pozitív munkát.

Ezzel szemben, hogy eltávolítsuk egy bizonyos molekulák száma a folyadék mélységét a felszínre (azaz növelik a terület a folyadék felszínén), szükséges, hogy fordítsuk pozitív munkát ΔAvnesh külső erők. arányos a változás ΔS a felület:

Faktor σ nevezzük felületi feszültség (σ> 0), vagy egyszerűen a felületi feszültség.

Együttható felszíni natyazheniyaraven szükséges munka hogy növelje a terület a folyadék felületi állandó hőmérsékleten egységet.

Az SI felületi feszültség mérése joule per négyzetméter (J / m 2) vagy newton per méter (1 N / m = 1 J / m 2).

Következésképpen, a folyadék molekulái a felületi réteg egy redundáns összehasonlítása a molekulák belsejében zhidkostipotentsialnoy energiát.

A potenciális energia Ep a folyadék felszínén, arányos a nagysága: Ep = Avnesh = σS.

Ismert a szerelők, hogy az egyensúlyi állapot a rendszer megfelel a minimális értékét a potenciális energia. Ie minden rendszerben spontán halad olyan állapot, amikor a potenciális energia minimális. Ezért a folyadék spontán mozog egy olyan állapotba, amelyben a szabad felülete a legkisebb értéket. Ebből következik, hogy a szabad felülete a folyadék hajlamos csökkenteni a területen. Mivel ugyanaz a mennyiség a legkisebb felületi területtel a labdát, a folyadék a súlytalan állapotban feltételezi gömb alakú.

Emiatt, a szabad folyadékot cseppecske vesz gömb alakú. A folyadék úgy viselkedik, mintha egy érintőleges a felszínre, erők, amelyek csökkentik (meghúzás) a felületet. Ezek az erők nevezzük erők a felületi feszültség.

A ható erők a vízszintes síkban és a meghúzási folyadék felszínén nazyvayutsilami felületi feszültség.

A jelenléte a felületi feszültség erők teszi a folyadék felszíne-szerű elasztikus kifeszített fólia, azzal az egyetlen különbséggel, hogy a rugalmas erő a film függ annak felülete (azaz a film deformálódik), és a felületi feszültség nem függ a terület a folyadék felszínén.

Egyes folyadékok, például szappanos vízzel, képesek egy vékony film. Köztudott buborékok gömb alakja van - ez is nyilvánvaló hatása a felületi feszültség erők.

Ha szappanos vízzel, hogy kihagyja a drótváz, amelynek egyik oldalán van a mobil, magával ragadja az egész film folyadék.

A mozgatható oldalon a drótváz egyensúlyi hatására egy külső erő, és az eredő erő a felületi feszültség. Felületi feszültség erők hajlamosak csökkenteni a film felületén, így szappan film emelő-fel a mozgatható keret Ax. Az egyensúlyt a mozgatható keret oldalán szükséges alkalmazni a külső erő.

Ha az erő a keresztléc költözni Ax, akkor a munkát kell végezni

ahol ΔS = 2LΔx - változása felületének mindkét oldalán a szappan film (L - keret szélessége).

Mivel a modul ugyanolyan erők és felírható Fk x = σ2LΔx vagy σ = Fk / 2L

Együttható felszíni natyazheniyaσ számszerűen egyenlő a ható felületi feszültségi erő egy egységnyi hossza a vonal, a határoló felületen.

Felületi natyazhenieeto fizikai mennyiség, egyenlő az arány a felületi natyazheniyaF erő, amelyet a határfelületén a folyékony réteg és érintőleges a felületre dlineLetoy határt.

A felületi feszültség σ függ

1. az a fajta a folyadék;
2. a szennyeződések jelenléte;
3. hőmérsékletet.

felületi feszültség erők határozzák meg alakját, valamint tulajdonságait a folyadék cseppek, egy buborék. Ez az erő tartjuk a víz felszínén, és az acél tű rovar víz strider, megtartja a nedvességet a szövet felületén.

Minél kisebb a felületi feszültség, annál könnyebben folyadékot behatol a szövet (a víz - 72,8 mN / m, a szappanos oldatot - 25 mN / m).

Közötti határ közelében a folyadék, szilárd és a gáz alakban egy szabad folyadékfelszín függ erők közötti kölcsönhatás molekulák egy folyadékot egy szilárd molekulák (reagáltatva molekulák a gáz (vagy gőz) figyelmen kívül hagyható).

Ha egy csepp víz felszínére helyezzük egy tiszta üveg, úgy fog terjedni, és ha a felszínen a zsír, akkor lesz egy hasonló alakú a gömb alakú.

Ha az erők kölcsönhatása folyékony molekulák a szilárd test-molekulák nagyobb kölcsönhatást erők a molekulák közötti a folyadék maga a felület zhidkostsmachivaet szilárd. (A esetén vízcseppek üveg)

Ebben az esetben, a folyadék jön egy bizonyos hegyesszöget θ szilárd felületre jellemző egy adott pár folyadék - szilárd anyag. A szög θ az úgynevezett érintkezési szög.

Az érintkezési szög az a szög, a szilárd felületre, és az érintő a folyadék felszínével az érintkezési ponton.

Kapcsolat szögek a nedvesítő (1), és a nem-nedvesítő (2) folyadékok.

Ha az erők közötti folyadék molekulái a kiváló erőssége azok kölcsönhatása szilárd molekulák zhidkostne nedvesíti a felületén a szilárd. (A esetén vízcseppek olajos felülete, higany üveg)

Ebben az esetben az érintkezési szög θ egy tompaszögű (ld. 1.).

Nedvesedés hatására θ <0 (острый), при несмачивании θ> 0 (tompaszögű). Teljes smachivaniiθ = 0 teljes nesmachivaniiθ = 180 °.

A görbült felülete a folyadék a keskeny csövek hengeres vagy közelében nazyvaetsyameniskom érfalat.

Felületi nedvesítő folyadékot közelében a szilárd test felemelkedik, és a meniszkusz - homorú. A nem-nedvesítő folyadék felszíne közelében szilárd test néhány csepp, és a meniszkusz - konvex.

a görbület a folyékony meniszkusz különösen jól megfigyelhető vékony csövek, az úgynevezett hajszálerek.

Ha egy edényben a folyékony, hogy csökkentse a kapilláris, a folyadék ez emelkedik vagy süllyed, hogy egy bizonyos magasságot h.

Mivel a meniszkusz felülete nagyobb, mint a belső keresztmetszeti felülete a cső, az intézkedés alapján a molekuláris erők iskrevlenie folyadék felszínén kiegyenesedni igyekszik, és ez megteremti további nyomást pl. amely nedvesen (konkáv meniszkusz) van irányítva a folyadék, míg a nem-nedvesítő (domború meniszkusz) - belül a folyadék. A nagysága ezt a nyomást úgy határoztuk meg, a francia fizikus Laplace, ezért nevezik Laplace nyomás.

Laplace-féle nyomás komplementer nyomás, amely létrehoz egy ívelt fluid felület.

Upon nedvesítő (konkáv meniszkusz) van irányítva a folyadék, míg a nem-nedvesítő (domború meniszkusz) - belül a folyadék.

Egy gömb alakú szabad folyadék felületet az R sugár által adott Laplace dovlenie PL = 2σ / R

Kapilláris yavleniyaminazyvayut emelési vagy süllyesztési a folyadék a csövek kis átmérőjű - a kapillárisok.

Nedvesítőfolyadék emelkedő a kapillárisokon keresztül, nem-nedvesítő - lefelé.

A emelkedés a nedvesítő folyadék a kapilláris.

Az ábrán egy kapilláris r sugarú. csökkentette az alsó végén a nedvesítő folyadék sűrűsége ρ.

A felső végén a kapilláris nyitott. Az emelkedés a kapilláris folyadék mindaddig folytatódik, amíg a gravitációs erő Fm ható a folyadékoszlop a kapilláris csőben, egyenlővé válik modulo FH kapott ható felületi feszültségből mentén érintkező határoló felületén a kapilláris folyadék: Fm = fN. ahol a gravitáció FT = mg. m tömegű = ρV = ρh πr 2. Ezután Fm = ρh πr 2 g. és így a húzóerő FH = σlcosθ = σ2πrcosθ (l = 2πr)

Amikor teljesen nedvesített θ = 0, cos θ = 1. Ebben az esetben, h> 0.

Ha teljesen nem nedvesítő θ = 180 °, cos θ = -1, és ezért, h <0.

nem nedvesítő folyadék szintje a kapilláris csökkentjük a folyadék szintje alatt az edényben, amelybe a kapilláris elhagyjuk.

A víz szinte teljesen nedvesíti tiszta üveg felületén. Ezzel szemben, higany nem teljesen nedvesíti az üveg felületén. Ezért, a szint a higany az üveg kapilláris alá csökkentjük szintje az edényben. A víz szintje emelkedik egy üveg kapilláris.

Kapilláris jelenségek fontos szerepet játszanak a természet és a technológia. Sok apró hajszálerek hozzáférhető a növények számára. A fák a kapillárisok a talajnedvesség emelkedik a fák tetejét, amely elpárolog a leveleken keresztül a légkörbe. Az indokok a hajszálerek, hogy a keskenyebb a sűrűbb talaj. Víz ezekre hajszálerek emelkedik a felszínre, és gyorsan elpárolog, és a föld kiszárad. Kora tavaszi szántás föld tönkreteszi a hajszálerek, azaz Ez megőrzi a talajnedvesség és növeli a hozamot.

A folyamat társított keringési kapillaritás. Vérerek hajszálerek.

A technika a kapilláris jelenség nagy jelentőséggel bírnak, például a szárítási eljárások kapilláris-porózus testek, stb Nagy értékű kapilláris jelenségek az építőiparban. Például, hogy a téglafal nem syrela között az alapja a ház falára, és a bélés egy anyag, amely nem rendelkezik a hajszálerek. A papíripar figyelembe kell vennie a kapilláris a gyártás különböző típusú papírokat. Például, a gyártása írásban neki papírt impregnáljuk egy speciális vegyület, a tömítő kapillárisok. Egy élet jelenség kapilláris kanóc használt itatóspapír, tollas tintaátömlő stb