Поверхностное натяжение

Физика, химия
Administrator
1 203
30-09-2016, 19:54
0

Молекулы жидкости взаимодействуют между собой силами притяжения и отталкивания, которые проявляются заметно в пределах расстояния r, называемого радиусом молекулярного действия (порядка нескольких диаметров молекулы). Сфера радиуса r называется сферой молекулярного действия. Если молекула находится в поверхностном слое, то есть удалена от поверхности менее чем на r, то равнодействующая сил притяжения со стороны окружающих молекул направлена внутрь жидкости. Поэтому для перехода молекулы из внутренней части жидкости на её поверхность требуется совершить работу, в результате свободная энергия поверхности возрастает. Свободную поверхностную энергию, приходящуюся на единицу поверхности жидкости, называют коэффициентом поверхностного натяжения:

где А - работа, которую нужно совершить, чтобы площадь поверхности увеличить на S. В системе СИ коэффициент поверхностного натяжения (измеряется в Дж/м2.

В положении равновесия свободная энергия системы минимальна, поэтому жидкость, предоставленная самой себе, стремится сократить свою поверхность. Мысленно ограничим какой-либо участок поверхностного слоя замкнутым контуром. В нём действуют силы, называемые силами поверхностного натяжения, направленные по касательной к поверхности перпендикулярно к участку контура, на который они действуют. Коэффициент поверхностного натяжения (можно определить и как силу, приходящуюся на единицу длины контура,ограничивающего поверхность:

Единица его измерения в системе СИ: 1Н/м (ньтонах на метр = 1 Дж/м2, или миллиньтонах на метр.

Коэффициент поверхностного натяжения зависит от химического состава жидкости, среды, с которой она граничит, температуры. С ростом температуры (уменьшается и при критической температуре обращается в нуль.

В зависимости от силы взаимодействия молекул жидкости с частицами твёрдого тела, соприкасающегося с ней, возможно смачивание или не смачивание жидкостью твёрдого тела. В обоих случаях поверхность жидкости вблизи границы с твёрдым телом искривляется...

Поверхностное натяжение воды при различных температурах

Температура, °С	Поверхностное натяжение, мН/м	Температура, °С	Поверхностное натяжение, мН/м
20	72,75	24	72,13
21	72,59	25	71,97
22	72,44	26	71,82
23	72,28

Поверхностное натяжение (при 20° C)

Вещество	Поверхностное натяжение 10^-3 Н/м
Азотнаякислота 70%	59,4
Анилин	42,9
Ацетон	23,7
Бензол	29,0
Вода	72,8
Глицерин	59,4
Нефть	26
Ртуть	465
Сернаякислота 85%	57,4
Спиртэтиловый	22,8
Уксуснаякислота	27,8
Эфирэтиловый	16,9

Поверхностное натяжение жидкостей

Вещество	q, мН/м
Алюминий расплавленный (приt=7000 ⁰С, в)	840
Азот жидкий (при t=-183 ⁰С,п)	6,2
Ацетон (п)	24
Вода (при t=0 ⁰С,в)	75,6
Вода (при t=20 ⁰С,в)	72,8
Вода (при t=100 ⁰С,в)	58,8
Вода (при t=374,15 ⁰С,в)	0
Золото расплавленное (при t=1130 ⁰С, в)	1102
Глицерин (в)	63
Керосин (при t=0 ⁰С,в)	29
Керосин (в)	24
Кислород жидкий (приt=-183 ⁰С, в)	13,1
Молоко (в)	46
Нефть (в)	30
Раствор мыла (в)	40
Ртуть (п)	472
Свинец расплавленный (при t=350 ⁰С, в)	442
Серебро расплавленное (при t=970 ⁰С, в)	930
Спирт (при t=0 ⁰С,в)	22
Эфир (п)	17

Поверхностное натяжение водных растворов (в дин/см)
Пересчет в СИ: 1 дин/см = 10^-³ Н/м

Растворенное вещество	Температура,°C	Содержание, масс.%
Растворенное вещество	Температура,°C	5	10	20	50
H₂SO₄	18	-	74,1	75,2	77,3
HNO₃	20	-	72,7	71,1	65,4
NaOH	20	74,6	77,3	85,8	-
NaCl	18	74,0	75,5	-	-
Na₂SO₄	18	73,8	75,2	-	-
NaNO₃	30	72,1	72,8	74,4	79,8
KC1	18	73,6	74,8	77,3	-
KNO₃	18	73,0	73,6	75,0	-
K₂CO₃	10	75,8	77,0	79,2	106,4
NH₃	18	66,5	63,5	59,3	-
NH₄C1	18	73,3	74,5	-	-
NH₄NO₃	100	59,2	60,1	61,6	67,5
MgCl₂	18	73,8	-	-	-
CaCl₂	18	73,7	-	-	-