Поверхностное натяжение

Материал из Википедии — свободной энциклопедии

Пове́рхностное натяже́ние — термодинамическая характеристика поверхности раздела фаз (тел), определяемая как работа образования единицы площади этой поверхности.

Cила поверхностного натяжения направлена по касательной к поверхности жидкости, перпендикулярно к участку контура, на который она действует. Сила поверхностного натяжения пропорциональна длине того участка контура, на который она действует. Коэффициент пропорциональности α – сила, приходящаяся на единицу длины контура – называется коэффициентом поверхностного натяжения. Он измеряется в ньютонах на метр.

Поверхностное натяжение может быть на границе газоборазных, жидких и твёрдых тел. Обычно имеется в виду поверхностное натяжение жидких тел на границе «жидкость — газ». В случае жидкой поверхности раздела поверхностное натяжение правомерно также рассматривать как силу, действующую на единицу длины контура поверхности и стремящуюся сократить поверхность до минимума при заданных объёмах фаз.

[править] Проявления

Так как появление поверхности жидкости требует совершения работы, каждая среда «стремится» уменьшить свою поверхность:

• в невесомости капля принимает сферическую форму (сфера имеет наименьшую площадь поверхности среди всех фигур одинаковой ёмкости)
• струя воды "слипается" в цилиндр
• маленькие объекты с плотностью, меньшей плотности жидкости, способны «плавать» на поверхности жидкости, так как сила тяготения меньше силы, препятствующей увеличению площади жидкости.
• насекомые (Водомерки) способны передвигаться по воде удерживаясь на её поверхности за счёт сил поверхностного натяжения.

[править] Способы определения

Способы определения поверхностного натяжения делятся на статические и динамические. В статических методах поверхностное натяжение определяется у сформировавшейся поверхности, находящейся в равновесии. Динамические методы связаны с разрушением поверхностного слоя. В случае измерения поверхностного натяжения растворов (особенно полимеров или ПАВ) следует пользоваться статическими методами. В ряде случаев равновесие на поверхности может наступать в течение нескольких часов (например, в случае концентрированных растворов полимеров с высокой вязкостью). Динамические методы могут быть для определения равновесного поверхностного натяжения и динамического поверхностного натяжения. Например, для раствора мыла после перемешивания поверхностное натяжение 58 мДж/м2, а после отстаивания - 35 мДж/м2 . То есть поверхностное натяжение меняется. До установления равновесного оно будет динамическое.

Статические методы: 1. Метод поднятия в капилляре 2. Метод Вильгельми 3. Метод лежачей капли 4. Метод определения по форме висячей капли.

Динамические методы: 1. Метод Дю Нуи (метод отрыва кольца). 2. Сталагмометрический, или метод счета капель. 3. Метод максимального давления пузырька. 4. Метод осциллирующей струи 5. Метод стоячих волн

[править] Поверхностное натяжение жидкостей на границе с воздухом (при 20° C)

Вещество	Поверхностное натяжение(10-3 Н/м)
Азотная кислота 70 %	59,4
Анилин	42,9
Ацетон	23,7
Бензол	29,0
Вода	72,8
Глицерин	59,4
Нефть	26
Ртуть	465
Серная кислота 85 %	57,4
Спирт этиловый	22,8
Уксусная кислота	27,8
Эфир этиловый	16,9