-->
|
|
|
Ãëàâíàÿ >> Ìîëåêóëÿðíàÿ ôèçèêà. Òåðìîäèíàìèêà. Ôèçèêà 10 êë. Ìÿêèøåâ |
|
Ãëàâà 7. Ïîâåðõíîñòíîå íàòÿæåíèå â æèäêîñòÿõ § 7.4. Ñèëà ïîâåðõíîñòíîãî íàòÿæåíèÿ (îêîí÷àíèå)Èçìåðåíèå êîýôôèöèåíòà ïîâåðõíîñòíîãî íàòÿæåíèÿÑóùåñòâóåò ìíîãî ñïîñîáîâ èçìåðåíèÿ ïîâåðõíîñòíîãî íàòÿæåíèÿ æèäêîñòåé. Íàïðèìåð, ïîâåðõíîñòíîå íàòÿæåíèå î ìîæíî îïðåäåëèòü, ïîëüçóÿñü óñòàíîâêîé, èçîáðàæåííîé íà ðèñóíêå 7.11. Ìû ðàññìîòðèì äðóãîé ñïîñîá, íå ïðåòåíäóþùèé íà áîëüøóþ òî÷íîñòü ðåçóëüòàòà èçìåðåíèé.
Ïðèêðåïèì ê ÷óâñòâèòåëüíîìó äèíàìîìåòðó ìåäíóþ ïðîâîëî÷êó, èçîãíóòóþ òàê, êàê ïîêàçàíî íà ðèñóíêå 7.12, à. Ïîäñòàâèì ïîä ïðîâîëî÷êó ñîñóä ñ âîäîé òàê, ÷òîáû ïðîâîëî÷êà êîñíóëàñü ïîâåðõíîñòè âîäû (ðèñ. 7.12, á) è «ïðèëèïëà» ê íåé. Áóäåì òåïåðü ìåäëåííî îïóñêàòü ñîñóä ñ âîäîé (èëè, ÷òî òî æå, ïîäíèìàòü äèíàìîìåòð ñ ïðîâîëî÷êîé). Ìû óâèäèì, ÷òî âìåñòå ñ ïðîâîëî÷êîé ïîäíèìàåòñÿ îáâîëàêèâàþùàÿ åå âîäÿíàÿ ïëåíêà, à ïîêàçàíèå äèíàìîìåòðà ïðè ýòîì ïîñòåïåííî óâåëè÷èâàåòñÿ. Îíî äîñòèãàåò ìàêñèìàëüíîãî çíà÷åíèÿ â ìîìåíò ðàçðûâà âîäÿíîé ïëåíêè è «îòðûâà» ïðîâîëî÷êè îò âîäû. Åñëè èç ïîêàçàíèé äèíàìîìåòðà â ìîìåíò îòðûâà ïðîâîëî÷êè âû÷åñòü åå âåñ, òî ïîëó÷èòñÿ ñèëà F, ðàâíàÿ óäâîåííîé ñèëå ïîâåðõíîñòíîãî íàòÿæåíèÿ (ó âîäÿíîé ïëåíêè äâå ïîâåðõíîñòè): F = 2 σl, ãäå l — äëèíà ïðîâîëî÷êè. Îòñþäà
Ïðè äëèíå ïðîâîëî÷êè l = 5 ñì è òåìïåðàòóðå 20 °Ñ ñèëà îêàçûâàåòñÿ ðàâíîé 7,3 • 10-3 Í. Òîãäà
Ðåçóëüòàòû èçìåðåíèé ïîâåðõíîñòíûõ íàòÿæåíèé íåêîòîðûõ æèäêîñòåé ïðèâåäåíû â òàáëèöå 4.
Èç òàáëèöû 4 âèäíî, ÷òî ó ëåãêîèñïàðÿþùèõñÿ æèäêîñòåé (ýôèðà, ñïèðòà) ïîâåðõíîñòíîå íàòÿæåíèå ìåíüøå, ÷åì ó íåëåòó÷èõ æèäêîñòåé, íàïðèìåð ó ðòóòè. Î÷åíü ìàëî ïîâåðõíîñòíîå íàòÿæåíèå ó æèäêîãî âîäîðîäà è îñîáåííî ó æèäêîãî ãåëèÿ. Ó æèäêèõ ìåòàëëîâ ïîâåðõíîñòíîå íàòÿæåíèå, íàîáîðîò, î÷åíü âåëèêî. Ðàçëè÷èå â ïîâåðõíîñòíîì íàòÿæåíèè æèäêîñòåé îáúÿñíÿåòñÿ ðàçëè÷èåì â ñèëàõ ìåæìîëåêóëÿðíîãî âçàèìîäåéñòâèÿ. Çàâèñèìîñòü ïîâåðõíîñòíîãî íàòÿæåíèÿ îò ïðèìåñåéÇíà÷èòåëüíîå âëèÿíèå íà ïîâåðõíîñòíîå íàòÿæåíèå æèäêîñòè îêàçûâàþò ïðèìåñè ðàñòâîðåííûõ â íåé âåùåñòâ. Íàëè÷èå ïðèìåñåé â æèäêîñòè ïðèâîäèò, êàê ïðàâèëî, ê óìåíüøåíèþ ïîâåðõíîñòíîãî íàòÿæåíèÿ.  ýòîì ìîæíî óáåäèòüñÿ, ïðîäåëàâ ñëåäóþùèé îïûò. Íàëüåì â êþâåòó ÷èñòîé âîäû è íàñûïëåì íà åå ïîâåðõíîñòü ëèêîïîäèé, òàëüê èëè ìåëêî íàòåðòóþ ïðîáêó (ðèñ. 7.13, à). Ýòî äåëàåòñÿ äëÿ òîãî, ÷òîáû ñòàëî çàìåòíåå ïåðåìåùåíèå ïîâåðõíîñòíîãî ñëîÿ âîäû. Ñ ïîìîùüþ òîíêîé ñòåêëÿííîé òðóáêè èëè ïèïåòêè ââåäåì íà ñåðåäèíó ïîâåðõíîñòè âîäû íåáîëüøóþ êàïëþ ýôèðà (èëè ìûëüíîãî ðàñòâîðà). Ìû óâèäèì áûñòðîå ïåðåìåùåíèå ÷àñòè÷åê ïîðîøêà ê áîðòàì êþâåòû, à â ñåðåäèíå ïîÿâèòñÿ «îêíî» (ðèñ. 7.13,6). Ýòî ïîêàçûâàåò, ÷òî ýôèð ðåçêî ïîíèæàåò ïîâåðõíîñòíîå íàòÿæåíèå âîäû.
Ïðè ðàñòâîðåíèè ñàõàðà â âîäå ïîâåðõíîñòíîå íàòÿæåíèå óâåëè÷èâàåòñÿ. Îáðàòèòå âíèìàíèå: ïîâåðõíîñòíîå íàòÿæåíèå ìûëüíîãî ðàñòâîðà ìåíüøå, ÷åì âîäû. Òåì íå ìåíåå ìûëüíûå ïóçûðè èëè ìûëüíûå ïëåíêè íà ïðîâîëî÷íûõ ðàìêàõ îáðàçóþòñÿ ìûëüíûì ðàñòâîðîì, à íå ÷èñòîé âîäîé. Îáúÿñíÿåòñÿ ýòî ñëåäóþùèì îáðàçîì: äëÿ óñòîé÷èâîãî ðàâíîâåñèÿ ïëåíêè ñèëû ïîâåðõíîñòíîãî íàòÿæåíèÿ äîëæíû óâåëè÷èâàòüñÿ ñ âûñîòîé. ×åì âûøå ó÷àñòîê ïëåíêè, òåì áîëüøóþ ìàññó ïëåíêè âíèçó åìó ïðèõîäèòñÿ óäåðæèâàòü. Ñëåäîâàòåëüíî, êîíöåíòðàöèÿ ìûëà íà ïîâåðõíîñòè ïëåíêè óáûâàåò ñ âûñîòîé (ñì. òàêæå §8.4).
|
|
|