Fig. 2-2,4. Cadru de sârmă cu o peliculă de săpun
Dacă, de exemplu, cadru de sârmă inferior, o parte care AB mobil (Fig. 2-2,4), o soluție de săpun, filmul întregul lichid este întârziată. Forțele de tensiune superficială cer ca filmul să se micșoreze și suspendat grinzi AB după ce filmul se mișcă în sus. Pentru bara trebuie să aplice o forță F ca sarcina (aceasta include greutatea bara transversală), să-l păstrați în echilibru.
forță de suprafață f, având în vedere faptul că filmul are două suprafețe (film reprezintă un strat de lichid) este egală cu sarcina P la greutate de echilibru:
Dacă prin forța bara transversală, el este captivat de film, sa mutat de o dh distanta de la poziția AB, activitatea desfășurată de către forța f. egală. Acest lucru este o scădere a dF fără film de energie. care, după cum știm, oricum. În acest caz. unde l - lungimea cadrului. aici
Din (2-2,4) rezultă că tensiunea superficială poate fi determinată ca o valoare egală cu forța de tensiune superficială care acționează pe unitatea de lungime a liniei care este fluidul limită, adică. E.
Forța f este perpendiculară pe orice element al suprafeței lichidului L. delimitând lungimea și este tangent la suprafața sa.
Pentru a înțelege modul în care forțele de tensiune superficială acționează de-a lungul suprafeței, este necesar să se ia în considerare faptul că, în plus față de forțele de gravitație asupra stratului de suprafață de molecule sunt, de asemenea, alte forțe care nu permit aceste molecule să se mute în lichid, adică. E. de forță de moleculele de interne strat. În apropierea suprafeței deține un echilibru dinamic: numărul de molecule pe suprafața la fiecare a doua regiuni interioare este numărul de molecule din fiecare al doilea strat care își încetează activitatea în aria suprafeței interne.
echilibru dinamic este posibilă numai cu condiția ca densitatea moleculelor în stratul de suprafață este mai mică decât în interiorul lichidului. Să clarificăm această afirmație cu argumentul următor. Pentru a trece de la straturile interioare la suprafață, moleculele trebuie să „împingă“ stratul de suprafață de molecule și de a depăși forța de gravitație din straturile interioare ale moleculelor, străduindu-se să-i țină acolo.
Fig. 2-2.7. tensiunea superficiala
presiune este pozitivă (Figura 2-2.7.), în cazul concav - negativ (în acest ultim caz, stratul de suprafață Urmarind redusă, se întinde lichidul). Valoarea DP Presiunea suplimentară trebuie, evident, crescând odată cu creșterea tensiunii superficiale și curbura suprafeței.
Magnitudinea oricărei suprafețe de presiune suplimentară se calculează prin ecuația Laplace:
Acolo unde R1 și R2 - raza de curbură a stratului de suprafață, valoarea
unde R - raza sferei. Presiune suplimentara DP (uneori numită presiune Laplace) determină schimbarea nivelului de lichid în tuburile capilare. Prin urmare, aceasta se numește presiunea capilară.
Dacă lichidul umezește complet peretele capilar, suprafața are o formă concavă (DP<0), если полностью не смачивает – выпуклую (DP>0). Prin urmare, în cazul capilar de umectare a nivelului lichidului în acesta este mai mare decât în cazul umectarea receptacul (Fig. 2-2.6). Lichidul este ridicat sau coborât în tubul capilar, atâta timp cât presiunea suplimentară DP nu este egală cu creșterea presiunii hidrostatice sau coborî coloana de lichid. Dacă se presupune că lichidul umezește complet suprafața capilar, raza de curbură R a meniscului coincide cu raza interioară r a tubului. Conform ecuației Laplace și presiunea hidrostatică poate fi scris:
unde r - densitatea lichidului, h - înălțimea de ridicare sale, g - accelerația gravitațională.
Din ecuația (2-2.8) poate determina tensiunea superficială a:
Formula (9) utilizat ca lucrare în determinarea tensiunii superficiale prin metoda capilară.