Опорний конспект
Рідина – агрегатний стан речовини, який по своїм властивостям займає проміжне положення між газом і твердим тілом. Тобто,
· Молекули у рідині розташовані на відстанях менших, ніж у газах, але більших, ніж у твердих тілах; отже, рідкий стан речовини характеризується щільною упаковкою молекул.
· Порядок у розміщенні частинок рідини зберігається на невеликих відстанях, тобто у рідинах існує ближній порядок у розташуванні молекул. Такий стан рідини називають квазікристалічним;
· Взаємодія між молекулами сильна;
· Молекули здійснюють коливальнийрух, але можуть перескакувати з одного положення рівноваги в інше.
· Рідина зберігає об’єм (бо відстані між молекулами рідини менші радіуса молекулярної взаємодії), але не зберігає форму (набирає форму посудини, в яку вона налита),тобто має властивості текучості;
· Молекули рідини коливаються навколо тимчасового положення рівноваги ≈ 10-12 – 10-10 с, названим часом осілого життя молекул;
· На межі з газом або парою рідина утворює вільнуповерхню
Проаналізуємо стан на поверхні рідини:
На молекулу, що знаходиться всередині
рідини, з усіх сторін діють такі ж молекули
Fp # 0 рідини і рівнодійна цих сил дорівнює нулю.
На поверхні поділу рідини і її насичуючої пари виникає сила, зумовлена різною молекулярною взаємодією суміжних середовищ. В результаті рівнодійна всіх сил молекулярної дії напрямлена всередину рідини. Такі сили діють на кожну із молекул, що знаходяться в поверхневому шарі, і прагнуть їх втягнути всередину рідини.
В результаті цього поверхневий шар стає збіднений молекулами, тому він знаходиться у стані своєрідного натягу, який і отримав назву поверхневий натяг.
Сили, які діють у горизонтальній площині, стягуючи поверхню рідини, називаються силами поверхневого натягу.
З енергетичної точки зору: молекули в поверхневому шарі володіють надлишковою потенційною енергією у порівнянні з молекулами всередині рідини. Тому із цього шару прагне піти всередину рідини якомога більше молекул.
В результаті цього рідина завжди приймає таку форму, при якій її вільна поверхня стає найменшою в даних умовах.
 |  |  | |||
А С А С
В D В D
 |
Рис. 2
Поверхневі властивості рідини можна охарактеризувати відношенням роботи А до зміни площі вільної поверхні S.
 |
(1) коефіцієнт поверхневого натягу
[ σ ] = 
 |
Коефіцієнт поверхневого натягу
· Фізична величина, яка характеризує поверхневі властивості рідини і вимірюється роботою, яку необхідно здійснити для ізотермічного збільшення площі вільної поверхні рідини на одиницю площі.
Відомо, що здійснена робота є мірою зміни енергії, в даному випадку – поверхневої енергії, тобто
коефіцієнт поверхневого натягу
(2) або
питома поверхнева енергія.
σ залежить від:
· роду рідини;
· температури;
· наявності домішок у рідині.
Енергетична трактова коефіцієнту поверхневого натягу σ дає можливість чітко представити і силову характеристику коефіцієнту поверхневого натягу.
Розглянемо рамку з рухомою перекладиною:
Нехай спочатку перекладина займає положення АВ і під дією сил поверхневого натягу піднімається до положення А1В1, здійснюючи переміщення h.
Робота, здійснена силами поверхневого натягу, буде дорівнювати:
З іншого боку, роботу можна визначити через σ:
Тоді
Співмножник 2 з’являється тому, що планку має дві вільні поверхні.
Із двох виразів отримаємо, що
Знайдемо σ:
(3) коефіцієнт поверхневого натягу
Таким чином, можна дати інше визначення коефіцієнту поверхневого натягу.
Коефіцієнт поверхневого натягу
· фізична величина, яка характеризує поверхневі властивості рідини і вимірюється силою поверхневого натягу, яка діє на одиницю довжини межі поверхневого шару рідини.
, бо (
)
