Titlul lucrării: Tensiune de suprafata. Umezirea și non-umezire. capilaritate
Specializarea: Pedagogie și didactică
Descriere: Cea mai proprietate caracteristică a lichidului îl diferențiază de gaze este faptul că interfața gaz lichid formează o suprafață liberă a cărei prezență poate da naștere unui fenomen special numit de suprafață.
Dimensiune fișier: 167.81 KB
Job descărcat: 36 de persoane.
Subiect №28: «tensiune de suprafață. Umezirea și non-umezire. Capilaritate. "
tensiune 1 Suprafata
Proprietatea cea mai caracteristică a lichidului, care îl diferențiază de gazul, este faptul că la interfața cu gaz lichid formează o suprafață liberă, a cărei prezență dă naștere unui fenomen special numit de suprafață. Apariția lui, ei sunt obligați să condițiile fizice speciale în care moleculele sunt aproape de suprafață liberă.
Pe fiecare moleculă de forțe de atracție lichide din moleculele învecinate aflate la o distanță de ea de 10 -9 m (raza moleculară de acțiune). M Molecule 1. dispus în interiorul fluidului (Fig. 1), acționează forțe din partea aceeași moleculă, iar rezultanta acestor forțe apropiate de zero.
Pentru molecule forțe rezultante M 2 sunt diferite de zero și îndreptată spre interior lichid perpendicular pe suprafața sa. Astfel, toate moleculele de lichid din stratul de suprafață, sunt trase în interiorul fluidului. Dar spațiul din interiorul fluidului folosite și alte molecule, prin urmare, creând un strat de suprafață pe presiunea lichidului (presiunea moleculară).
Pentru a muta molecula M 3. dispuse direct sub stratul de suprafață pe suprafață, este necesară efectuarea lucrului împotriva forțelor presiunii moleculare. Prin urmare, moleculele stratului de lichid de suprafață au un potențial mai mare de energie decât moleculele în lichid. Această energie se numește energie de suprafață.
Este evident că amploarea energiei de suprafață este mai mare, mai mare suprafață liberă. Lăsați suprafața liberă este schimbată de Δ S. în acest caz, energia de suprafață a fost schimbat în
în cazul în care σ # 151; tensiunea superficială. Din moment ce această modificare este necesară pentru a face munca
A = ΔW p. atunci A = σΔ S
Unitatea tensiunii superficiale este în joule SI pe metru pătrat (J / m 2).
Tensiunea superficială # 151; valoare este numeric egală cu lucrul mecanic efectuat de forțele moleculare la schimbarea ariei suprafeței lichidului liber este de 1 m 2 la o temperatură constantă.
Deoarece orice sistem de la stânga la sine, își propune să ia o poziție în care energia potențială este cea mai mică, lichidul găsește dorința de a reduce suprafața liberă. Stratul de suprafață a lichidului se comportă ca un film de cauciuc alungit, adică Totalul este de lucru pentru a reduce aria suprafeței sale la un nivel minim, este posibil pentru un volum dat.
De exemplu, picătura de lichid în stare de imponderabilitate este sferic.
Proprietatea suprafeței lichidului de a contracta poate fi interpretat ca existența unor forțe care doresc să reducă această suprafață. Molecule M 1 (Fig. 2), situate pe suprafața lichidului, interacționează nu numai cu moleculele în lichid, dar, de asemenea, cu molecule de pe suprafața lichidului situată în sfera de acțiune moleculare. Pentru o moleculă M 1 forțe rezultante moleculare îndreptate de-a lungul suprafeței libere a lichidului este egal cu zero, și M 2. molecule situate la suprafața de delimitare a lichidului, și este direcționat de-a lungul normalei la limitele suprafeței libere și tangențial la suprafața lichidului.
Rezultanta forțelor care acționează asupra tuturor moleculelor din suprafața liberă a frontierei, și există o forță de tensiune de suprafață. În general, funcționează, astfel încât tinde să reducă suprafața lichidului.
Se poate presupune că tensiunea superficială este direct proporțională cu lungimea I a limitelor suprafeței stratului de lichid, ca și în toate zonele stratului de suprafață a moleculelor de fluid sunt în aceleași condiții:
Într-adevăr, să considerăm un cadru dreptunghiular vertical (Fig. 3a, b), partea mobilă este echilibrată. După îndepărtarea cadrul soluției peliculei de săpun se deplasează porțiunea se deplasează din poziția 1 în poziția 2. Deoarece filmul este un strat subțire de lichid și are două suprafețe libere, descoperim activitatea desfășurată prin deplasarea elementului transversal printr-o distanță h = 1 ⋅ a 2. A 2 = F ⋅ h. în cazul în care F # 151; forța exercitată asupra cadrului de către fiecare din stratul de suprafață. Pe de altă parte, A = σΔS = σ 2L h.
De aceea, Fh = σ 2 2 L h => F = σ L. unde σ = F / L.
Conform acestei formule, unitatea a tensiunii superficiale în SI este newtoni pe metru (N / m).
Sigma de tensiune superficială este numeric egală cu forța de tensiune superficială care acționează pe o unitate de lungime a limita suprafeței libere a lichidului. Tensiunea superficială depinde de natura lichidului, temperatura și prezența impurităților. Cu creșterea temperaturii, scade.
- La temperatura critică, atunci când nici o deosebire între lichid și vapori, σ = 0.
Impurități în general redusă (o anumită creștere) tensiunea superficială.
Astfel, stratul de suprafață a lichidului este așa cum au fost întinse de film flexibil, care să acopere toate fluid și care tinde să-l colecteze într-o singură „picătură“. Un astfel de model (film stretch elastic) permite determinarea direcția forțelor de tensiune superficială. De exemplu, în cazul în care filmul este supus unor forțe exterioare este întinsă, forța de tensiune superficială va fi direcționată de-a lungul suprafeței lichidului de întindere. Cu toate acestea, această condiție este în mod substanțial diferită de tensiunea filmului din cauciuc elastic. Filmul elastic este întins prin creșterea distanței dintre particule, în care tensionarea forța crește, pelicula de lichid de tracțiune nu se schimbă distanța dintre particule și de a crește suprafața de lucru se realizează prin transferul de molecule dintr-o coloană de fluid la stratul de suprafață. Prin urmare, atunci când suprafața lichidului crește tensiunea de suprafață nu se schimbă (nu depinde de suprafață).
2 Umezirea și nonwetting
În caz de contact cu puterea solidă de molecule de adeziune a lichidului din moleculele solid-state au început să joace un rol semnificativ. Comportamentul lichid va depinde care este mai mare, adeziunea între moleculele de lichid sau moleculele de adeziune ale lichidului cu un molecule solide.
udat # 151; fenomen care apare datorită interacțiunii moleculelor lichide și solide. În cazul în care forțele de atracție dintre moleculele de lichid și solid asupra forțelor de atracție dintre moleculele lichidului, lichidul se numește umectare; în cazul în care forțele de atracție de lichide și solide este mai mică decât forțele de atracție dintre moleculele de lichid, lichidul este denumit corp ca non-umezire.
Același fluid poate fi de umectare și neumectare cu privire la diferite organisme. Astfel, apa umezește sticla nu suprafață umedă și uleioasă, mercurul nu sticlă nu udă și umezit de cupru.
Umezirea sau neumectare peretelui vasului lichid în care este de a afecta forma suprafeței libere a lichidului în vas. În cazul în care o cantitate mare de lichid turnat în vas, forma suprafeței sale determinată de forța de gravitație, care asigură o suprafață plană și orizontală. Cu toate acestea, cea mai mare parte a pereților de umectare și fenomen non-umezire conduce la o curbură a suprafeței lichidului, așa-numitele efecte de margine.
O caracteristică cantitativă a efectelor de margine este de contact unghiul © - unghiul dintre planul tangent la suprafața lichidului și o suprafață solidă. Liquid este întotdeauna în interiorul unghiului de contact (fig. 4a, b). Pe de umectare, va fi ascuțit (Fig. 4a), în timp ce ne-umezire # 150; bont (Fig. 4b). În curs de școală pe fizică ia în considerare numai umezirea completă (θ = 0 °) sau complet non-umectare (θ = 180ș).
Forțele asociate cu prezența tensiunii de suprafață și direcționată tangențial la suprafața lichidului, dacă suprafața convexă dă o rezultantă, îndreptată către interiorul lichidului (Fig. 5a). În cazul unei suprafețe concave îndreptate forță rezultantă dimpotrivă, spre gazul se invecineaza cu lichid (Fig. 5b).
Dacă lichidul de umectare este la suprafața expusă a corpului solid (Fig. 6a), atunci se răspândește sa pe această suprafață. Dacă există nonwetting lichid, este nevoie de o formă apropiată de sferică (Fig. 6b) pe suprafața deschisă a solidului.
Umezirea este importantă atât în casă și în industrie. Buna umectare este necesară pentru vopsirea, spălarea, prelucrarea materialelor fotografice, aplicarea acoperirilor, în materiale de lipire pentru lipire, în procesele de flotație (îmbogățire minereu valoros rocă). Pe de altă parte, este nevoie de materiale care nu udate cu apă în timpul construcției de dispozitive de impermeabilizare.
fenomen 3 capilar
Curbura suprafeței lichidului la marginile vasului evident mai ales în tuburi înguste, care este curbat toată suprafața liberă a lichidului. În tuburi cu o secțiune transversală îngustă a acestei suprafețe este o parte a unei sfere, este numit meniscului. In umezirea formele lichide meniscului concav (fig. 7a), în timp ce ne-umezirea # 151; convexe (Fig. 7b). Deoarece suprafața meniscului mai mare decât aria secțiunii transversale a tubului, sub acțiunea forțelor moleculare suprafața curbată a lichidului tinde să se îndrepte.
Tensiunea superficială creează fluid sub presiune suplimentară sub suprafața curbată.
Dacă suprafața concavă a lichidului. forța de tensiune superficială direcționată din fluid (fig. 8a) și presiunea la suprafața lichidului concavă este mai mică decât un plan pe. Dacă suprafața lichidului este convexă. atunci tensiunea superficială a lichidului îndreptată spre interior (fig. 8b), iar presiunea la suprafața convexă a lichidului este mai mare decât un avion, cu aceeași sumă.
