Kadangi paviršiaus įtempimas priklauso nuo skysčio temperatūros. Paviršiaus įtempimas
Apibrėžimas 1.
Paviršiaus įtempimas - skystis šviečia sumažinti savo laisvą paviršių, tai yra, siekiant sumažinti potencialios energijos perteklių atskyrimo riba su dujiniu etapu.
Ne tik kietos fizinės įstaigos yra aprūpintos elastinėmis savybėmis, bet ir pačios skysčio paviršiuje. Kiekvienas jo gyvenime pamatė, kaip muilo plėvelė yra ištempta su šiek tiek pučia burbuliukų. Paviršiaus įtempimo jėgos, kurios atsiranda muilo plėvelėje, laikomi tam tikru laikotarpiu oro, panašus į tai, kaip guma ištempta fotoaparatas taupo orą futbolo kamuoliuku.
Paviršiaus įtempimas pasirodo pagrindinių fazių skaidinio riboje, pavyzdžiui, dujiniam ir skysčiam arba skystam bei tvirtam. Tai tiesiogiai dėl to, kad paviršiaus sluoksnio dalelės skysčio paviršiaus sluoksnio visada patiria skirtingus traukos stiprumą iš vidaus ir išorės.
Šis fizinis procesas yra įmanoma apsvarstyti vandens lašų pavyzdį, kai skystis juda taip, tarsi jis yra elastiniame apvalkale. Čia skystos medžiagos paviršiaus sluoksnio atomai traukia savo vidinius kaimynus stipresnius nei išorines oro daleles.
Apskritai, paviršiaus įtempimas gali būti paaiškintas kaip be galo mažas arba pradinis darbas $ "Sigma", kuris turi būti padidintas bendras skysčio paviršiaus plotas be galo mažos $ DS $ už nuoseklumą $ dt $.
Paviršiaus įtempimo atsiradimo mechanizmas skysčiuose
2 pav. Scalar teigiama vertė. Autorius24 - Studentų interneto birža
Skirtingai nuo skysčio kietas tel ir dujas, jis negali užpildyti visą laivo tūrį, kuriame jis buvo patalpintas. Tarp keltų ir skystos medžiagos yra suformuota tam tikra skirsnio siena, kuri veikia specialiomis sąlygomis, palyginti su kita skysčio masė. Apsvarstykite daugiau vizualiausio pavyzdžio, du $ A $ ir $ B $ molekulės. $ A $ dalelė yra pačiame skysčio viduje, $ B $ molekulė yra tiesiai ant jo paviršiaus. Pirmasis elementas yra apsuptas kitų skystų atomų vienodai, todėl jėga, veikianti ant molekulės dalelių, patenka į tarpimalaus sąveikos sferą, visada kompensuojama, arba, kitaip tariant, jų lygiavertė galia yra nulis.
Viena vertus $ B $ molekulė yra suformuota skysčių molekulių, ir kitoje dujų atomų pusėje, kurių bendra koncentracija yra mažesnė už elementarių skysčio dalelių derinį. Kadangi skystis ant skysčio ant $ B $ B veiks daug daugiau molekulių nei iš idealios dujos, kuri yra nepamirštama visų tarpinis jėgas jau gali būti lygus nuliui, nes šis parametras yra nukreiptas viduje medžiagos tūrio. Taigi, norint, kad molekulė nuo skysčio gylio paviršiaus sluoksnyje būtina dirbti su nekompensuotomis jėgomis. Tai reiškia, kad artimiausio paviršiaus lygio atomai, lyginant su skysčio viduje esančiomis dalelėmis, yra su pernelyg didelė potenciali energija, vadinama paviršiaus energija.
Paviršiaus įtempimo koeficientas
3 pav. Paviršiaus įtampa. Autorius24 - Studentų interneto birža
2 apibrėžimas 2.
Paviršiaus įtempimo koeficientas yra fizinis indikatorius, apibūdinantis tam tikrą skystį ir skaitmeninį paviršinio energijos santykį su visu skysčio ploto.
Fizikoje pagrindinis paviršiaus įtempimo koeficiento matavimo vienetas C koncepcijoje yra (n) / (m).
Nurodyta vertė tiesiogiai priklauso nuo:
- skysčio pobūdis ("lakiųjų elementų, tokių kaip alkoholis, eteris, benzinas, paviršiaus įtempimo koeficientas yra žymiai mažesnis nei ne lakiųjų - gyvsidabrio, vandens);
- skystos medžiagos temperatūra (aukštesnė temperatūra, tuo mažiau galutinė paviršiaus įtampa);
- idealios dujų savybės, ribojančios šį skystį;
- stabilių paviršinio aktyvumo medžiagos, pvz., Skalbimo miltelių arba muilo, buvimas, kuris gali sumažinti paviršiaus įtampą.
1 pastaba.
Taip pat reikėtų pažymėti, kad paviršiaus įtempimo parametras nepriklauso nuo pradinio ploto skysčio skysčio.
Taip pat žinoma iš mechanikos, kad minimali jos vidinės energijos vertė visada atitinka nepakitusias sistemos būsenas. Dėl tokio fizinio proceso skysčio kūnas dažnai užima formą su minimaliu paviršiumi. Jei pašalinės jėgos neturi įtakos skysčiui arba jų efektas yra labai mažas, jo elementai į sferos formą vandens ar muilo burbulo pavidalu. Panašiai vanduo pradeda elgtis nesvarbu. Skystis juda taip, tarsi su savo pagrindinio paviršiaus liestiniu veiksniais, kurie sumažina šį trečiadienio aktą. Šios jėgos vadinamos paviršine įtampa.
Todėl paviršiaus įtempimo koeficientas taip pat galima nustatyti kaip pagrindinį paviršiaus įtempimo jėgos modulį, kuris faktiškai veikia vienam pradinės grandinės ilgio vienetui, kuris riboja laisvą skysčio laikmeną. Šių parametrų buvimas daro skystos medžiagos paviršių, panašų į ištemptą elastingą plėvelę, su vieninteliu skirtumu, kad nepakitusios jėgos filme tiesiogiai priklauso nuo jos sistemos ploto, o pačios paviršiaus įtempimo jėgos yra pajėgi dirbti savarankiškai. Jei ant vandens paviršiaus įdėjote mažą siuvimo adatą, sklandžiai ateis ir neleis jai nuskęsti.
Veiksmas. \\ T išorinis faktorius Galite apibūdinti šviesos vabzdžių, tokių kaip vandens skaitikliai, palei visą rezervuarų paviršių. Šių artropodų pėda deformuoja vandens paviršių, taip padidinant jo plotą. Dėl to atsiranda paviršiaus įtampos stiprumas, siekdamas sumažinti tokį pokytį šioje srityje. Atpalaiduojanti jėga visada bus nukreipta tik kompensuojant gravitacijos poveikį.
Paviršiaus įtempimo rezultatas
Paviršiaus įtampos įtakoje nedideli skystos žiniasklaidos sumos siekia imtis sferinės formos, kuri bus ideali, kad atitiktų mažiausią vertę. aplinkos.. Požiūrį į rutulinį konfigūraciją pasiekiama didesnė, tuo silpnesnė pradinė gravitacijos stiprumas, nes nedideli paviršiaus įtampos jėgos lašai žymiai viršija sunkio poveikį.
Paviršiaus įtampa laikoma viena iš svarbiausių fazių skaidinio paviršių savybių. Jis tiesiogiai veikia smulkių fizinių kūnų ir skysčių dalelių susidarymą jų atskyrimo metu, taip pat į elementų ar burbuliukų sintezės rūko, emulsijų, putų, ant sukibimo procesų.
Užrašas 2.
Paviršiaus įtempimas nustato būsimų biologinių ląstelių ir jų pagrindinių dalių formą.
Šio fizinio proceso jėgų pokytis paveikia fagocitozę ir alveolinio kvėpavimo procesus. Dėl šio reiškinio, porėtos medžiagos ilgą laiką gali turėti didžiulį kiekį ilgą laiką, net ir iš oro garų, kapiliarinių reiškinių, nustatant pokyčius skysčio lygio aukštyje kapiliaruose, palyginti su skysčio lygiu platesniame laive lygiu, yra Labai dažni. Per šiuos procesus, vandens auginimas dirvožemyje yra dėl šaknų sistemos augalų, biologinių skysčių judėjimas ant mažų tubulų ir laivų sistemos.
Cap, dangtelis ... Čia yra dar vienas lašas, surinktas ant krano snollen, patinęs ir nukrito. Panašus paveikslėlis yra susipažinęs visiems. Arba šiltas vasaros lietaus vanduo žemyn žemiškos žemės - ir vėl lašai. Kodėl tiksliai lašai? Kokia yra priežastis? Viskas yra labai paprasta: dėl šios priežasties yra vandens paviršiaus įtempimas.
Tai yra viena iš vandens savybių arba, apskritai, visi skysčiai. Kaip žinote, dujos užpildo visą tūrį, kuriame jis nepatenka, bet tai negali to padaryti. Vandens tūrio molekulės yra apsuptos tų pačių molekulių visose pusėse. Bet tie, ant paviršiaus, ant skysčio ir dujų ribos, yra įtakos ne iš visų pusių, bet tik tų molekulių, kurie yra viduje tūrio, nėra jokio poveikio jiems.
Tuo pačiu metu skysčio paviršiaus jėga veiks palei jį statmenai paviršiaus paviršiui, su kuriuo jis veikia. Dėl šios jėgos veiksmų ir paviršiaus įtampos atsiranda. Išorinis pasireiškimas bus nematomo, elastinio plėvelės, esančio skyriuje, panašumo formavimas. Dėl paviršiaus įtempimo poveikio vanduo lašas bus sferos forma kaip mažiausias plotas tam tikru tūrybe.
Dabar galite nustatyti, kad paviršiaus įtempimas yra darbas, kad pakeistumėte skysčio paviršių. Kita vertus, jis gali būti apibrėžiamas kaip energija, reikalinga paviršiaus vienetui nutraukti. Paviršiaus įtempimas yra įmanoma ant skysčio ir dujų ribų. Tai lemia jėga, veikianti tarp molekulių, ir tai reiškia, atsakinga už nepastovumą (garavimas). Kuo mažesnis paviršiaus įtempimo dydis, tuo daugiau šikšnosparnių bus skystis.
Galima nustatyti, kas yra lygi jo skaičiavimosi formulei, apima paviršiaus plotą ir kaip jau minėta anksčiau, koeficientas nepriklauso nuo paviršiaus formos ir dydžio, bet nustatomas pagal tarpinis sąveikos jėga, t.y. skysčio tipas. Skirtingiems skysčiams jo vertė bus kitokia.
Vandens paviršiaus įtempimas gali būti pakeistas. Tai pasiekiama šildant, pridedant biologiškai veikliąsias medžiagas, pvz., Muilą, miltelius, pastą. Jo vertė priklauso nuo vandens grynumo laipsnio. Švaresnis vanduo, paviršiaus įtempimo kiekis yra didesnis, o tai yra prastesnė tik gyvsidabrio prasme.
Smalsus efektas pastebimas, kai skystis susiduria su kieta medžiagair dujos. Jei mes streikuosite vandenį į parafino paviršių, tada jis imsis kamuoliuko formos. Tai sukelia tai, kad pajėgos veikiančios tarp parafino ir lašas, mažiau nei tarpusavyje sąveika, dėl kurių atsiranda kamuolys. Kai jėgos veikiančios tarp paviršiaus ir lašai yra didesni už tarpimalaus sąveikos jėgas, vanduo yra tolygiai plinta ant paviršiaus. Šis reiškinys vadinamas drėkinimu.
Išlaidumo poveikis tam tikru mastu gali apibūdinti paviršiaus grynumo laipsnį. Ant gryno lašo paviršiaus vienodai išplito, ir jei paviršius yra užterštas arba padengtas medžiaga, o ne drėkinamasis vanduo, tada pastaroji eina į kamuoliukus.
Kaip pavyzdį naudojant paviršiaus įtampą pramonėje, galima išmesti sferinių dalių liejimą, pavyzdžiui, frakcijas ginklams. Išlydyto metalo lašai tiesiog užšaldyti skristi, atsižvelgiant sferinę formą.
Vandens paviršiaus įtempimas, kaip ir bet kuris kitas skystis, yra vienas iš svarbiausių parametrų. Tai lemia kai kurių skysčio charakteristikas - pvz nepastovumo (garavimo) ir drebimo. Jo vertė priklauso tik nuo tarpimalaus sąveikos parametrų.
Labiausiai būdinga skysčio savybė, kuri išskiria ją nuo dujų yra tai, kad ant sienos su dujomis, skystis sudaro laisvą paviršių, kurio buvimas sukelia ypatingos rūšies reiškinius, vadinamus paviršutinišku. Jie yra reikalingi pagal jų išvaizdą fizinės sąlygoskurioje yra molekulių prie laisvos paviršiaus.
Kiekvienam skysčio molekulei traukos nuo aplinkinių molekulių stiprios iš jo išdėstytos maždaug 10-9 m (molekulinės spindulio) atstumu. Ant molekulės M. 1, esantis skysčio viduje (1 pav.), Yra vienkartinių molekulių pusėje, ir šių jėgų atpalaidavimas yra arti nulio.
Molekulėms. \\ T M. 2 Gautos jėgos skiriasi nuo nulio ir yra nukreiptos į skystį, statmeną jo paviršiui. Taigi, visi skysčių molekuliai paviršiaus sluoksnyje yra įdėta į skystį. Bet skysčio viduje esančią erdvę užima kitos molekulės paviršiaus sluoksnis sukuria slėgį skysčiui (molekulinė slėgis).
Perkelti molekulę M. 3, tiesiai po paviršiaus sluoksniu, į paviršių, būtina dirbti su molekulinės slėgio jėgomis. Todėl skysčio paviršiaus sluoksnio molekulės turi papildomą potencialią energiją, palyginti su skysčio molekulėmis. Ši energija vadinama paviršiaus energija.
Akivaizdu, kad paviršiaus energijos dydis yra didesnis, tuo didesnis laisvos paviršiaus plotas. Leiskite laisvai paviršiaus plote pasikeitė į δ S.Tuo pačiu metu paviršiaus energija pasikeitė į (~ deelta w_p \u003d sigma \\ d delta s), kur σ yra paviršiaus įtempimo koeficientas. Kadangi būtina pakeisti tai
(~ A \u003d delta w_p, \\ (~ a \u003d sigma \\ d delta s.)
Taigi (~ sigma \u003d dfrac (a) (delta s)).
Paviršiaus įtempimo koeficiento vienetas C yra kvadratiniam metrui (J / M 2).
- vertė yra skaitmeniškai lygi molekulinių pajėgų atliekamam darbui, kai keičiasi laisvo skysčio paviršiaus plotas 1 m 2 pastovi temperatūroje.
Kadangi bet kuri sistema pateikė save siekia imtis tokios pozicijos, kurioje jos potenciali energija yra mažiausia, skystis atskleidžia norą sumažinti laisvą paviršių. Paviršiaus sluoksnis skysčio elgiasi kaip ištemptas gumos plėvelės, t.y. Visą laiką siekiama sumažinti jo paviršiaus plotą iki minimalių dydžių tam tikru tūrybe.
Pavyzdžiui, skysčio lašas nesėkmingai turi sferinę formą.
Paviršiaus įtempimas
Skysto paviršiaus nuosavybė gali būti atmesta interpretuoti kaip jėgų, siekiančių sumažinti šį paviršių egzistavimą. Molekulė. \\ T M. 1 (2 pav.), Įsikūręs ant skysčio paviršiaus, sąveikauja ne tik su molekulėmis, kurios yra skysčio viduje, bet ir su molekulėmis ant skysčio, esančio molekulinės veiksmo sferoje paviršiaus. Molekulei M. 1 yra molekulinės jėgos, nukreiptos į laisvą skysčio paviršių, yra nulis, ir molekulė M. 2, esantys skysčio paviršiaus pasienyje, (~ VEC r) ir (~ VEC R) normaliai nukreipta į laisvos paviršiaus ribas ir skysčio paviršiaus liestiniui.
Gautos jėgos, veikiančios visose molekulėse ant laisvos paviršiaus sienos ir yra galia paviršiaus įtempimas. Apskritai, ji veikia taip, kad jis siektų sumažinti skysčio paviršių.
Galima daryti prielaidą, kad paviršiaus įtempimo stiprumas (~ VEC f) yra tiesiogiai proporcingas ilgiui l. Skysčio paviršiaus sluoksnio ribos, nes visose skysčio paviršiaus sluoksnio dalyse molekulė yra tokiomis pačiomis sąlygomis:
(~ F \\ t
Iš tiesų, apsvarstykite vertikalų stačiakampį rėmą (3 pav., A, B), kuri yra subalansuota juda pusė. Pašalinus rėmą nuo muilo plėvelės tirpalo, kilnojamasis dalis juda iš padėties 1 Reglamente 2 . Atsižvelgiant į tai, kad filmas yra plonas skysčio sluoksnis ir turi du nemokamus paviršius, mes surasime darbą, atlikdami judant per atstumą h. = a. 1 ⋅ a. 2: A. = 2F⋅h.kur F. - jėga, veikianti ant kiekvieno paviršiaus sluoksnio. Kita vertus, (~ a \u003d sigma \\ d delta s \u003d r \u003d CDOT 2L \\ t
Todėl, ~ 2f "CDOT H \u003d \\ SIGMA" CDOT 2L \\ "CDOT H \\" DUNGMARROW F \u003d "Sigma \\" CDOT l ", iš kur (~ sigma \u003d dfrac fl
Pagal šią formulę, paviršiaus įtempimo koeficiento vienetas C yra Niutonas į metrą (N / M).
Paviršiaus įtempimo koeficientas σ yra skaitmeninis lygus paviršiaus įtempimo stiprumui, veikiančiam vienam vienetui skysčio paviršiaus ribų. Paviršiaus įtempimo koeficientas priklauso nuo skysčio pobūdžio, ant temperatūros ir priemaišų buvimo. Didėjant temperatūrai, jis mažėja.
- Kritinėje temperatūroje, kai skirtumas tarp skysčio ir garo dingsta, σ \u003d 0.
Priemaišos daugiausia sumažinamos (kai padidėja) paviršiaus įtempimo koeficientas.
Taigi, skysčio paviršiaus sluoksnis yra elastinga ištempta plėvelė, apimanti visą skystį ir siekia surinkti jį į vieną "lašą". Toks modelis (elastinis ištemptas plėvelė) leidžia nustatyti paviršiaus įtempimo jėgų kryptį. Pavyzdžiui, jei filmas yra ištemptas pagal išorinių jėgų veikimą, paviršiaus įtempimo stiprumas bus nukreiptas palei skysčio paviršių nuo tempimo. Tačiau ši būklė labai skiriasi nuo elastinio gumos plėvelės įtampos. Elastinis plėvelė yra ištempta dėl atstumo tarp dalelių ir padidėja įtempimo stiprumas, su skysto filmo tempimu, atstumas tarp dalelių nesikeičia, o paviršiaus padidėjimas pasiekiamas kaip rezultatas molekulių perėjimo nuo skysčio storio į paviršiaus sluoksnį. Todėl, didėjant skysčio paviršiuje, paviršiaus įtempimo stiprumas nesikeičia (jis nepriklauso nuo paviršiaus ploto).
Taip pat žiūrėkite
- Kikoin a.k. Apie paviršiaus įtempimo jėgas //. - 1983. - № 12. - P. 27-28
Drėkinimas
Patekus į kietą skysčių molekulių sankabos jėgos korpusą su kieto kūno molekulių pradžia svarbus vaidmuo. Skysčio elgesys priklausys nuo to, kad daugiau: sukibimu tarp skysčių molekulių arba skysčių molekulių su kietomis molekulėmis sukibimu.
Drėkinimas - fenomenas, atsirandantis dėl skysčių molekulių sąveikos su kietomis molekulėmis. Jei traukos tarp skystų ir kietų molekulių jėgos yra daugiau atrakcijų jėgos tarp skystų molekulių, tada skystis vadinamas drėkinimas; Jei skysčio ir kieto kūno traukos jėgos yra mažesnės nei traukos jėgos tarp skysčių molekulių, tada skystis vadinamas ne lygi. \\ t Tai yra kūnas.
Tas pats skystis gali būti drėkinti ir nesuderinti skirtingų kūnų atžvilgiu. Taigi, vanduo nusižengia stiklu ir nesudaro riebalų paviršiaus, gyvsidabris nesudaro stiklo ir vaikai variniai.
Drėkinimas arba ne sėdynės su laivo sienų skysčiu, kuriame jis yra, veikia laisvo skysčio paviršiaus forma laive. Jeigu didelis skaičius Skystis pilamas į indą, jo paviršiaus forma nustatoma pagal gravitacijos jėgą, kuri suteikia plokščia ir horizontalų paviršių. Tačiau labai drėgmės ir nevykusių reiškinių sienos sukelia skysčio paviršiaus kreivumą, vadinamąjį regioninis poveikis.
Kiekybinė charakteristika krašto poveikio regioninis kampas θ yra kampas tarp plokštumos liestinės iki skysčio paviršiaus ir kieto korpuso paviršiaus. EDGE kampo viduje visada yra skystis (4 pav., A, B). Šlapdami jį, jis bus aštrus (4 pav., A), ir kai ne įkvėptas - bukas (4 pav., B). Mokyklinio kurso metu fizikai apsvarsto tik pilną drėkinimą (θ \u003d 0º) arba visišką ne įkrovimą (θ \u003d 180º).
Jėgos, susijusios su paviršinio įtempimo buvimu ir nukreipta į paviršiaus liestinimą į skysčio paviršių, išgaubs paviršiaus atveju jie gauna gautą, nukreiptą į skystį (5 pav., A). Į sukaupto paviršiaus atveju, gauta jėga yra nukreipta, priešingai, į dujų su skysčiu (5 pav., B).
Jei drėkinamasis skystis yra ant atviro kieto paviršiaus (6 pav., A), tai atsiranda jo plitimas ant šio paviršiaus. Jei atviras skystis yra ant atviro kieto korpuso paviršiaus, jis užima formą arti rutulio (6 pav., B).
Drėkinimas yra būtinas tiek kasdieniame gyvenime, tiek pramonėje. Geras drėkinimas yra būtinas, kai dažytos, plaunamos, apdorojant fotografines medžiagas, taikant dažų dengimus, kai klijavimo medžiagos, kai litavimas, flotavimo procesuose (rūdų vertingos roko praturtėjimas). Priešingai, statant hidroizoliacinius įrenginius, reikalingos medžiagos, kurios nėra sudrebės vandeniu.
"Capiliary" reiškiniai
Skysčio paviršiaus kreivumas laivo krašte yra ypač aiškiai matomas siaurose vamzdeliuose, kai visas laisvas skysčio paviršius yra išlenktas. Vamzdžiuose su siaura dalimi, šis paviršius yra sferos dalis, ji vadinama menysky.. Drėkinamasis skystis susidaro įgaubtas meniskas (7 pav., A), ir ne paralsioje - išgaubta (7 pav., B). Kadangi paviršiaus plotas meniscus yra didesnis už skerspjūvio plotą vamzdelio, tada pagal molekulinės jėgos veiksmą, išlenktas paviršius skysčio siekia ištiesinti.
Paviršiaus įtempimo jėgos sukuria papildoma (Laplasovo) Slėgis po išlenktu skysčio paviršiu.
Jei skysčio paviršius įgaubtas, Paviršiaus įtempimo stiprumas yra nukreiptas nuo skysčio (8 pav., A) ir slėgis po gaubtu skysčio paviršiuje yra mažesnis nei po plokščiu, įjungtas (~ p \u003d dfrac (2 sigma) R). \\ T Jei skysčio paviršius išgaubtasPaviršiaus įtempimo stiprumas yra nukreiptas į skystį (8 pav., B), o skysčio išgaubto paviršiaus slėgis yra didesnis nei po plokščiu, ta pačia verte.
Fig. aštuoni - Ši formulė yra ypatingas LPLEPLEP formulės atvejis, kuris lemia perviršinio spaudimo savavališko paviršiaus dvigubo kreivio skysčio:
kur R. 1 I. R. 2 - Dviejų abipusiai statmenų normalių skerspjūvių spindulių spindulių spinduliuotė. Kreivio spindulys yra teigiamas, jei atitinkamo skyriaus kreivumo centras yra skysčio viduje ir yra neigiamas, jei kreivumo centras yra už skysčio ribų. Cilindriniam paviršiui ( R. 1 = l.; R. 2 \u003d ∞) viršslėgis (~ p \u003d dfrac (sigma) (r)).
Jei įdėjote siaurą vamzdelį ( kapiliarinis) viename gale į skystį, pilamas į platų indą, tada dėl slėgio slėgio buvimo, kapiliarinio pakilimo skysčio (jei skystis yra drėkinamasis) arba praleidžiamas (jei skystis yra nesuderinamas) (9 pav.) , A, B), nes po plokščiu skysčio paviršiu nėra per didelio slėgio indo.
Pokyčiai pokyčių, esančių skysčio lygio į kapiliarų lygį, lyginant su skysčio lygiu plačiuose laivuose, yra vadinami "Capiliary" reiškiniai.
Skystis kapiliarinėje pakyla arba patenka į tokį aukštį h., kuriame skysčio kolonėlės hidrostatinio slėgio galia yra išlyginama viršslėgio jėga, t.y.
(~ dfrac (2 sigma) (r) \u003d rho cbot g \\ t
Kur (~ h \u003d dfrac (2 sigma) (CHO CDOT G) \\ t). Jei drėkinimas nėra baigtas θ ≠ 0 (θ ≠ 180 °), tada skaičiavimai rodo, (~ h \u003d dfrac (2 sigma) (CHO CDOT g \\ CDOT R) \\ t thata \\ t
Kapiliariniai reiškiniai yra labai dažni. Vandens didinimas dirvožemyje, kraujagyslių sistema plaučiuose, šaknų sistemoje augaluose, Wick ir laikrodžių popieriuje - kapiliarinės sistemos.
Literatūra
- Aksenovich L. A. Fizika vidurinėje mokykloje: teorija. Užduotys. Bandymai: tyrimai. Institucijų vadovas, užtikrinančios viso gamybą. žiniasklaida, švietimas / L. A. Aksenovich, N.N.Rakina, K. S. Farino; Ed. K. S. Farino. - MN: adukatsya I Vikhavanna, 2004. - C. 178-184.
Pritraukimo tarp molekulių ant skysčio paviršiaus jėgos laikyti juos nuo judėjimo už jo ribų.
Skystos molekulės patiria abipusių traukos jėgų - iš tiesų, tai yra dėl to, kad skystis nedelsiant neišnyksta. Ant skysčio molekulių, kitų molekulių pritraukimo jėga veikia visose pusėse ir todėl abipusiškai subalansuoja vieni kitus. Molekulės ant skysčio paviršiaus neturi kaimynų lauke, o gauta traukos jėga yra nukreipta į skystį. Kaip rezultatas, visas paviršius vandens siekia šūdas pagal šių jėgų įtaką. Pagal suvestinę, šis efektas sukelia vadinamąją paviršiaus įtempimo jėgą formavimąsi, kuri veikia išilgai skysčio paviršiaus ir veda prie nematomos, gerai ir elastingos plėvelės panašumo formavimas.
Vienas iš paviršiaus įtampos poveikio pasekmių yra tai, kad padidintų skysčio paviršiaus plotą - jos tempimas - būtina atlikti mechaninį darbą, kad įveiktų paviršiaus įtempimo jėgas. Todėl, jei skystis paliekamas vieni, jis siekia imtis formos, kuria jos paviršiaus plotas bus minimalus. Tokia forma, žinoma, yra sfera - todėl lietaus lašai skrenda vartoti beveik sferinę formą (sakau "beveik", nes skrydis skrydis yra šiek tiek ištrauktas dėl atsparumo oro). Dėl tos pačios priežasties vandens lašai ant kūno, padengto šviežios vaško automobiliu, eina į karoliukus.
Paviršiaus įtempimo jėgos yra naudojamos pramonėje - ypač, kai yra sferinės formos, pvz., Šautuvų frakcija. Iš išlydyto metalo lašai tiesiog suteikia klijuoti ant skristi, kai patenka pakankamai šio aukščio, ir jie patys užšaldyti į kamuoliukų formą, kol jie patenka į gaunančią indą.
Jūs galite atnešti daug pavyzdžių paviršiaus įtempimo jėgas veiksmų nuo mūsų kasdienio gyvenimo. Vėjo į vandenynų, jūrų ir ežerų paviršių, suformuota suformuota, ir ši ripple yra banga, kurioje vandens vidinė slėgio jėga yra lyginama veikiant paviršiaus įtempimo jėga. Du iš šių jėgų alternatyva, o rupiečiai yra suformuoti ant vandens, lygiai taip pat, kaip muzikos instrumento eilutė yra suformuota dėl pakaitinio tempimo ir suspaudimo.
Bus surenkamas skystis į "karoliukus" arba lygų sluoksnį ant kieto paviršiaus, priklauso nuo tarpinio sąveikos skysčių, kurie sukelia paviršiaus įtampą, santykį ir atrakcionų jėgas tarp skystų molekulių ir kieto paviršiaus. Skystame vandenyje, pavyzdžiui, paviršiaus įtempimo stiprumas yra dėl vandenilio jungčių tarp molekulių ( cm. Cheminės obligacijos). Stiklo paviršius su vandeniu yra sudrėkintas, nes stiklas turi nemažai deguonies atomų, o vanduo lengvai sudaro vandenilio jungtis ne tik su kitomis vandens molekulėmis, bet ir su deguonies atomais. Jei sutepkite stiklo paviršių su riebalais, vandenilio obligacijos nebus suformuotos, o vanduo bus renkamas lašeliuose pagal vidinių vandenilio obligacijų įtaką, nustatantį paviršiaus įtampą.
Chemijos pramonėje vandens dažnai pridedami specialūs tęsiniai reagentai - paviršinės medžiagos. \\ T- be vandens surinkti lašai ant bet kokio paviršiaus. Jie pridedami, pavyzdžiui, skystuose plovikliuose indaplovės. \\ T. Vandens paviršiaus sluoksnio atranka, tokių reagentų molekulės pastebimai susilpnina paviršiaus įtempimo jėgos, vanduo nėra surinktas į lašus ir nepalieka ant purvino paviršiaus po džiovinimo ( cm.
Skystis– Medžiaga, esanti skystoje bendroje būsenoje užima tarpinę padėtį tarp kieto ir dujinės valstybės. Pagrindinė skysčio nuosavybė, kuri išskiria jį nuo medžiagų kitose agregatuose yra galimybė neribotai pakeisti formą pagal liestines mechaninius įtempius, net ir mažais, praktiškai išsaugant garsumą.
Bendra informacija Apie likvidą
Skysta būsena paprastai laikoma tarpinalia tarp kieto kūno ir dujų: dujos neišlaiko nei tūrio ar formos, o kietas korpusas palaiko abu.
Skystųjų įstaigų forma gali būti visiškai arba iš dalies turi būti nustatoma dėl to, kad jų paviršius elgiasi kaip elastinga membrana. Taigi, vanduo gali būti renkamas lašuose. Tačiau skystis gali tekėti net ir pagal jo fiksuotą paviršių, ir tai taip pat reiškia, kad tai neleidžia formai (skysto kūno vidinės dalys).
Skystos molekulės neturi tam tikros padėties, tačiau tuo pačiu metu visiškai nepastebima poslinkių laisvė. Tarp jų yra patrauklumas, pakankamai stiprus, kad jie būtų artimi.
Medžiaga skystoje būsenoje egzistuoja tam tikru temperatūros diapazone, kuris patenka į kietą būseną (kristalizacija arba konversija į kietojo-valstybinio amorfinio stiklo), aukščiau, dujinis (garavimas). Šio intervalo ribos priklauso nuo slėgio.
Paprastai skysto būsenos medžiaga turi tik vieną pakeitimą. (Svarbiausios išimtys yra kvantinių skysčių ir skystųjų kristalų.) Todėl daugeliu atvejų skystis yra ne tik bendroji būsena, bet ir termodinaminė fazė (skysta fazė).
Visi skysčiai pritaikomi ant švarių skysčių ir mišinių. Kai kurie skysčių mišiniai yra labai svarbūs gyvenimui: kraujas, jūros vanduo ir kiti skysčiai gali atlikti tirpiklio funkciją.
Skysčių fizinės savybės
1 ).Sklandumas
Pagrindinė skysčių nuosavybė yra sklandumas. Jei yra išorinė jėga į skysčio plotą pusiausvyros srityje, tada skysčių dalelių srautas kryptimi, kuria ši jėga yra taikoma yra: skysčio srautai. Taigi, laikantis nesubalansuotų išorės jėgų, skystis neišlaiko formos ir santykinės dalių vietos, todėl yra laivo forma, kurioje jis yra.
Skirtingai nuo plastikinių kietųjų kūnų, skystis neturi derliaus stiprybės: pakanka pritvirtinti savavališkai mažą jėgą, kad skystis teka.
2).Taupymo apimtis
Viena iš būdingų skysčio savybių yra ta, kad ji turi tam tikrą sumą (su nepakitusiomis išorinėmis sąlygomis). Skystis yra labai sunku išspausti mechaniškai, nes, priešingai nei dujų, tarp molekulių yra labai mažai laisvos vietos. Slėgis, pagamintas ant laivo, kuris yra perduodamas nepakitusios į kiekvieną šio skysčio apimties tašką (Pascal įstatymas, taip pat dujoms). Ši funkcija, kartu su labai mažu suspaudimu, naudojamas hidraulinėms mašinoms.
Skysčiai paprastai padidina garsumą (išplėsti) kai šildomas ir sumažintas tūris (suspaudžiamas), kai aušinama. Tačiau, pavyzdžiui, išimtys, pavyzdžiui, vanduo yra suspaustas kai šildomas, esant normaliam slėgiui ir temperatūrai nuo maždaug.
3).Klampumas
Be to, skysčiai (ir dujos) pasižymi klampumu. Jis apibrėžiamas kaip gebėjimas atsispirti vienos iš dalių, palyginti su kita, judėjimo, tai yra, kaip vidinė trintis.
Kai gretimi skysčio sluoksniai juda vieni su kitais, molekulės neišvengiamai atsiranda dėl to, kad dėl terminio judesio. Yra pajėgų, kaip stabdyti užsakytą judėjimą. Šiuo atveju užsakyto judėjimo kinetinė energija patenka į chaotiško molekulių judėjimo šiluminę energiją.
Laivo skystis, kuris yra perkeliamas ir teikiamas sau, palaipsniui sustos, tačiau jos temperatūra padidės.
4).Mišinys
Skysčių mišinys yra ištirpinamas vieni kitiems. Mišrių skysčių: vandens ir etilo alkoholio pavyzdys, ne paslėptos: vandens ir skysto aliejaus pavyzdys.
5).Laisvo paviršiaus ir paviršiaus įtempimo susidarymas
Dėl tūrio išsaugojimo skystis gali formuoti nemokamą paviršių. Toks paviršius yra šios medžiagos fazės skaidinio paviršius: vienoje pusėje yra skystas fazė pagal kitą dujinius (poras) ir galbūt kitas dujas, pavyzdžiui, orą.
Jei skystas ir dujinis tos pačios medžiagos kontaktų fazė atsiranda jėgas, kurios siekia sumažinti paviršiaus įtempimo atskyrimo paviršiaus plotą. Skyriaus paviršius elgiasi kaip elastinga membrana, kuria siekiama stumti.
6).Tankio bangos
Nors skystis yra labai sunku suspausti, tačiau kai slėgio pokyčiai, jo tūris ir tankis vis dar keičiasi. Tai neįvyksta iš karto; Taigi, jei vienas sklypas yra suspaustas, toks suspaudimas perduodamas į kitus skyrius. Tai reiškia, kad elastinės bangos yra galinčios viduje skysčio, konkrečiau, tankio bangų. Kartu su tankiu keičiami kiti fiziniai kiekiai, pavyzdžiui, temperatūra.
Jei bangos plitimo tankis keičiasi pakankamai šiek tiek, tokia banga vadinama garso banga arba garsu.
Jei tankis pakankamai stiprus, tokia banga vadinama šoko banga. Šoko banga apibūdina kitos lygtys.
Skysčio tankio bangos yra išilginės, ty tankio keičiasi palei bangų dauginimo kryptį. Skersinės elastinės bangos skystyje nedalyvauja dėl formos gedimo.
Elastinės bangos Skystyje jie išnyks su laiku, jų energija palaipsniui juda į šiluminę energiją. Slepimo priežastys - klampumas, "Klasikinė absorbcija", molekulinė atsipalaidavimas ir kt. Šiuo atveju vadinamasis antrasis arba tūrio klampumas - vidinė trintis keičiant tankį. Šoko banga dėl slopinimo po to, kai jis eina į garsą.
Elastinės bangos skystyje taip pat yra veikiami sklaidos dėl heterogeniškumo, kylančių iš molekulių chaotiško šilumos judėjimo.
Skysta struktūra
Eksperimentiniai tyrimai skystos valstybės Medžiagos, pagrįstos rentgeno difrakcijos ir neutronų srautų stebėjimu, kai jie perduodami per skystą laikmeną, jie rado skysčio buvimą vidurinės eilės tvarka. Kai kurių tvarkingumo buvimas dalelių vietoje yra tik nedideliu atstumu nuo bet kurios specialios padėties (140 pav.).
Abipusis atskirų dalelių išdėstymas skysčiuose yra panašus į užsakytą gretimų dalelių išdėstymą kristaluose. Tačiau šis užsakymas skysčiuose stebimas tik mažais kiekiais. Esant atstumams: iš kai kurių pasirinktų "centrinių" molekulių, tvarkingai yra sugadintas (-eklaminio skersmens molekulės). Panašus tvarkingumas dalelių vietoje skysčiuose ir yra vadinamas arti tvarka .
Dėl ilgos nuotolio skysčio trūkumo dėl kelių išimčių, anizotropijos charakteristika kristalai nėra aptikta. Dėl šios priežasties skysčio struktūra kartais vadinama kvazikrystalline arba kristaline .
Pirmą kartą buvo išreikštas tam tikrų skysčių (ypač metalo lydymo) ir kristalinių kietųjų medžiagų savybių idėja, tada sukurta sovietinės fizikos darbuose ya.i.frenkel 1930-1940 m. Pagal Frankelio nuomonę, kuri dabar gavo visuotinį pripažinimą, šiluminį judesį ir molekules skystyje susideda iš netaisyklingų virpesių su vidutiniu dažniu arti atomų virpesių kristalinių įstaigų dažnumu. Osciliacijos centrą lemia kaimyninių dalelių jėgų laukas ir pamainomis su šių dalelių poslinkiais.
Toks šilumos judėjimas supaprastintas kaip palyginti retų dalelių šuoliai iš vienos pusės pusiausvyros pusiausvyros į kitus ir šiluminius svyravimus tarp šuolių. Vidutinis "nusistovėjusio" liko skysčio molekulės buvimas šalia tam tikros pusiausvyros padėties atsipalaidavimo laikas.Po to molekulė keičia pusiausvyros vietą, šokinėjant į naują poziciją, esančią nuo ankstesnio molekulių dydžių atstumo. Taigi molekulė lėtai juda skysčio viduje. Didėjant temperatūrai, laikas mažėja, molekulių molekulės padidės, kuris keičia skysčių klampumą (padidina sklandumą). Pagal vaizdinę išraišką, ya.i.frenkel, molekulės yra stebimos per visą skysčio tūrį, vedantį klajoklinį gyvenimo būdą, kuriame trumpalaikis judėjimas pakeičiamas santykinai ilgą gyvenimo trukmę.
Amorfinės kietos kūnai (stiklas, dervos, bitumas ir kt.) Gali būti laikomi supercooliniais skysčiais, kurių dalelės dėl labai padidėjusio klampumo turi ribotą judumą.
Dėl nedidelio likvidaus būsenos užsakymo, skysčio teorija yra mažesnė nei dujų ir kristalinių kietųjų medžiagų teorija. Nėra visiško skysčio teorijos.
Specialus skysčių tipas yra kai kurie organiniai junginiaisusideda iš pailgos arba disko formos molekulių arba vadinamųjų skystų kristalų. Tarp tokių skysčių molekulių sąveika siekia sukurti ilgas molekulių ašis tam tikra tvarka. Esant aukštai temperatūrai, šiluminis judėjimas neleidžia tai, ir medžiaga yra tradicinis skystis. Esant temperatūrai žemiau kritinio skysčio, pasirodo pažymėta kryptis, atsiranda ilgo nuotolio orientacinė tvarka. Laikydami pagrindinius skysčio bruožus, pavyzdžiui, sklandumą, skystųjų kristalų būdingos savybės kietųjų kristalų - anizotropija magnetinių, elektrinių ir optinių savybių. Šios savybės (kartu su sklandumu) suranda daugybę techninės programos, pavyzdžiui, elektroniniais laikrodžiais, skaičiuotuvai, mobilieji telefonai, taip pat asmeninių kompiuterių monitorių, televizorių, kaip rodikliai, rezultatų suvestinė ir ekranai, rodantys skaitmeninį, raidę ir analoginę informaciją.
Paviršiaus įtempimas
Įdomiausia skysčių bruožas yra buvimas nemokamas paviršius. Su prijungto skysčio paviršiu nemokama energijaproporcingas laisvo skysčio paviršiaus plotas :. \\ t Kadangi laisva izoliuotai sistemos energija yra įsipareigojusi minimaliai, skystis (nesant išorinių laukų) siekia imtis minimalaus paviršiaus ploto formos. Taigi, skysčio formos problema yra sumažinta iki izoperimerinės problemos pagal nurodytomis papildomomis sąlygomis (pradinis platinimas, IT.P.p.p.). Nemokamas lašas užima kamuolio formą, tačiau su sudėtingesnėmis sąlygomis, skysčio paviršiaus forma tampa labai sudėtinga.
Skystis, skirtingai nuo dujų, neužpildys viso laivo, kuriame jis yra nanitas, apimtis. Tarp skysčio ir dujų (arba keltų) susidaro skaidinio riba, kuri yra specialiomis sąlygomis, palyginti su likusiu skysčiu. Molekulės skysčio pasienio sluoksnyje, priešingai molekulių gylis, yra apsuptas kitų tos pačios skysčio molekulių ne iš visų pusių. Tarpinės sąveikos, veikiančios vienoje iš kaimyninių molekulių molekulių jėgos, jėgos vidutiniškai tarpusavyje kompensuojamos (141 pav.).
Tačiau visos molekulės, įskaitant ribines sluoksnių molekules, turėtų būti pusiausvyros būsenoje. Ši pusiausvyra pasiekiama dėl tam tikro sumažėjimo atstumu tarp paviršiaus sluoksnių molekulių ir jų artimiausių kaimynų skystyje. Su atstumu tarp molekulių, atsiranda atbaidymo jėga. Paviršiaus sluoksnių molekulės yra šiek tiek įtvirtintos, todėl jie turi papildomą potencialios energijos rezervą, palyginti su vidaus molekuliais. Taigi, skysčio paviršiaus sluoksnio molekulės turi nereikalingos, palyginti su skysto potencialios energijos molekulėmis lygus laisvam energijai. Siekiant, kad galimas skysčio paviršiaus energingas yra proporcingas jos vietovei :. \\ TIš mechanikos yra žinoma, kad sistemos pusiausvyros valstybės atitinka minimalią savo potencialios energijos, t.y. Laisvas skysčio paviršius siekia sumažinti savo teritoriją. Skystis elgiasi taip, tarsi jo paviršiaus liestiniui yra jėgų, kurios sumažina (sugriežtinti) šį paviršių. Šios jėgos vadinamos paviršiaus įtampos jėgos .
Mes pasirenkame kai kuriuos uždarą grandinę ant skysčio paviršiaus. Visoms molekulėms, esančioms šiame kontūrame, visos pajėgos abipusiai subalansuotos. Tačiau molekulių, esančių palei kontūrą, jėgos yra nukreiptos į išorę, yra išorės jėgos; Jie yra statmenai perimetrui ir liestiniams skysčio paviršiui. Šios jėgos tempia filmą ir yra paviršiaus įtempimas (143 pav.).
 Fig. 143. |
Paviršiaus įtempimo jėgos buvimas daro skysčio paviršių, panašų į elastingą ištemptą plėvelę, su vieninteliu skirtumu, kurį plėvelės elastinė jėga priklauso nuo jo paviršiaus ploto (tai yra, kaip plėvelė deformuota) ir paviršiaus įtampos jėgos nepriklauso Nuo skysčio paviršiaus paviršiaus.
