Această energie este măsurată în lucrarea care poate face suprafata moleculara, se deplasează în interiorul fluidului sub acțiunea forțelor gravitaționale din moleculele din lichid. Moleculele de zi din interiorul stratului de suprafață a fluidului înseamnă o reducere a stratului de suprafață, prin urmare:
unde A - lucru pentru moleculele din stratul de suprafață se deplasează în lichid sau, în mod alternativ, din volumul la stratul de suprafață,
# 916; S - din cauza acestei schimbări în zona de circulație.
semn (-) - reducerea zona înseamnă stratul de suprafață,
semneze (+) - creșterea zonei.
factor # 963; este cantitatea principală de proprietăți ale suprafeței lichidului ce caracterizează, numită coeficient de tensiune superficială.
tensiunea superficială este măsurată prin munca necesară pentru schimbări pe unitatea de suprafață a lichidului la o temperatură constantă. Unitatea SI de măsurare a tensiunii superficiale. și GHS.
Având în vedere relația dintre muncă A și variația energiei de suprafață # 916; W (A = # 916; W), putem scrie # 916; W =. de unde
și anume Coeficientul de tensiune superficială este numeric egală cu variația energiei de suprafață pe unitatea de suprafață a suprafeței libere a lichidului.
Luați în considerare consecințele prezenței stratului de suprafață de energie potențială în exces față de masa rămasă a lichidului.
Este cunoscut faptul că orice sistem în echilibru este faptul că stările posibile pentru aceasta, în care energia are o valoare minimă.
Așa cum este aplicat în prezenta cauză, acest lucru înseamnă că, în lichidul de echilibru trebuie să aibă cea mai mică suprafață posibilă - sferică (forma de minge, așa cum este cunoscut, cea mai mică suprafață pentru un volum dat).
Aceasta înseamnă că trebuie să existe forțe care împiedică creșterea suprafeței lichidului, adică forțe care încearcă să reducă această suprafață.
Este evident că aceste forțe trebuie să fie îndreptate de-a lungul suprafeței, la o tangentă la ea. Acestea sunt numite de tensiune de suprafață. Pentru a sparge suprafața lichidului pe care o parte din forța necesară pentru a învinge tensiunea superficială a lichidului pentru fiecare anumită cantitate. Această forță la fiecare punct este perpendicular discontinuitatea suprafața stratului limită. Amplitudinea tensiunii superficiale a forța F. pe unitatea de lungime a căii l. pe care există o ruptură a stratului de suprafață se numește tensiune superficială # 963; acest lichid:
Coeficientul astfel determinată a tensiunii de suprafață, măsurată în unități de N / m, iar în sistemul cgs în dyn / cm. nu este dificil să se demonstreze că atât definiția (3) și (4) sunt identice.
Tensiunea superficială depinde de forțele de interacțiune moleculare și ia valori diferite pentru diferite lichide. La lichide inflamabile (eter, alcool, benzen) forțe moleculare și, deci amplitudinea tensiunii superficiale mai mică decât cea a lichidelor nevolatile (de exemplu, mercur lichid și alte metale). Valoarea tensiunii superficiale a unor lichide la temperatura de 20 0 C sunt prezentate în Tabelul 1
RtutSpirtSyvorotka kroviEfir
Tensiunea superficială depinde de tipul de fluid, prezența impurităților, cu temperatura. Cu creșterea temperaturii scade. Reducerea tensiunii de suprafață poate fi realizată prin introducerea unui surfactanti lichid care reduc energia de suprafață a stratului. Tensiunea superficială explică numeroase fenomene caracteristice a substanțelor lichide, cum ar fi formarea de spumă, formarea picăturilor, etc.
Unele metode de determinare a tensiunii superficiale.
picaturi metoda de separare
lichid de volum mic în sine are o formă apropiată de o sferă, deoarece din cauza masei mici de lichid este scăzută și forța de gravitație care acționează pe ea.
Aceasta explică formă sferică de picături mici de lichid.
Figura 3 prezintă fotografiile, care arată diferitele etape ale formării și desprinderea picăturilor. Foto obținute cu ajutorul de filmare de mare viteză, meniurile crește încet, se poate presupune că, în orice moment dat este în echilibru. Tensiunea superficială determină o reducere a suprafeței picăturii, ea tinde să dea o picătură de formă sferică. Gravity, dimpotrivă, încearcă să poziționeze centrul de greutate al scăderii cât mai scăzut posibil. Ca rezultat, scăderea este alungită (Fig.3a).
Cu cât picătură, cu atât mai mare rolul jucat de energia potențială de greutate. Cea mai mare parte a creșterii picăturii ca merge la picăturile de fund și gâtului formate (figura 3b). forța de tensiune superficială este direcționată tangențial vertical la gât și Fig.4 echilibrează forța gravitațională care acționează asupra picăturii. Acum este suficient să scadă destul de un pic și de a crește forțele de tensiune de suprafață nu mai poate echilibra forța gravitațională. Colul scade în scădere rapidă (ris.3v) și ca urmare a unei picături off (ris.3g).
Din observarea separării picăturilor poate determina valoarea numerică a tensiunii superficiale a lichidului. Într-adevăr, se poate presupune pentru moment de separare a picăturilor care
unde F - forța de tensiune superficială,
P = mg - Gravitate
(4) F = # 963; l (vezi. Fig. 4)
În cazul nostru l = 2πr. unde r - raza spațiului gâtului îngust (constricție).
Deoarece procesul de separare a grăbitei picătură, atunci definiția este dificilă. Pentru a evita măsurătorile razei de îngustare folosind metoda de comparare a tensiunii superficiale a lichidului de testare cu un coeficient de tensiune superficială a lichidului de referință pentru care se cunoaște valoarea acestui factor.
Apoi, putem scrie:
- pentru fluidul de încercare,
- pentru lichidul de referință,
- talie picăturii raza probei de lichid,
- raza taliei picăturilor de lichid de referință.
Având în vedere că diferența dintre mici și, poate fi neglijată.
Determinarea greutății cădere este o consumatoare de timp și de muncă complicată, deci cântăririi înlocuite doar prin numărarea picături investigate și lichidul de referință prin trecerea aceeași prin volumul dispozitivului, numit stalagmometry.
unde # 961; 1 și # 961; 0 - densitatea studiului si un fluid de referință și
și n0 n1 - numărul de picături de lichid,
Substituind valorile P1 și P2 (7), obținem:
Astfel, știind că KPN lichid de referință și densitatea lichidului comparat prin calcularea și n0 n1. este posibil conform ecuației (8) pentru a calcula doctorat lichidul de testare.
picaturi metoda de separare, fără a fi foarte precis, cu toate acestea, este frecvent utilizat în practica medicală. Această metodă determină o scop de diagnostic tensiunea superficială a lichidului cefalorahidian, bilă, etc.
Metoda de detașare inel
Pentru măsurarea prin această metodă este utilizată instalarea CPN prezentată în Fig. 5a.
Pentru un rocker sau un inel greutăți arc de torsiune cu dinamometrul suspendat care privesc porțiunea inferioară a lichidului. Ca rezultat, peretele cu inel lichid de umezire creează două libere de suprafață de delimitare lichidă, l1 l2 interior și exterior (vezi figura 5b ..).
Vom trage lin cu arc inel în sus. Liquid grappled cu inelul, ca urmare a umezirii, va reține inelul până când forța elastică a arcului nu depășește forțele de coeziune dintre moleculele lichidului de suprafață de acoperire în strat. Spring sparge stratul de suprafață, în care forța F rupturing va fi egală cu forța de tensiune superficială aplicată contururile exterioare și interioare ale inelelor.