Написать краткий конспект по физике на тему «Поверхностное натяжение в жидкости, явления смачивания и несмачивания, капиллярные явления с примерами».

Поверхностное натяжение, смачивание и капиллярные явления

Поверхностное натяжение — явление, при котором поверхность жидкости стремится уменьшить свою площадь. Оно возникает из-за взаимного притяжения молекул жидкости. Молекулы внутри жидкости притягиваются со всех сторон одинаково, а на поверхности на них действует результирующая сила, направленная внутрь жидкости.

Поверхность жидкости ведёт себя подобно натянутой упругой плёнке. Именно поэтому небольшие капли воды имеют форму, близкую к шарообразной.

Коэффициент поверхностного натяжения обозначается буквой σ и измеряется в Н/м. Чем больше коэффициент поверхностного натяжения, тем сильнее жидкость стремится уменьшить площадь своей поверхности.

Примеры поверхностного натяжения:

• образование капель воды;

• возможность некоторых насекомых передвигаться по поверхности воды;

• удерживание лёгкой иглы на поверхности воды при осторожном размещении.

Смачивание и несмачивание

Смачивание происходит, если притяжение молекул жидкости к поверхности твёрдого тела сильнее, чем притяжение молекул жидкости друг к другу. В таком случае жидкость растекается по поверхности.

Пример: вода смачивает чистое стекло.

Несмачивание наблюдается, когда молекулы жидкости сильнее притягиваются друг к другу, чем к поверхности твёрдого тела. Тогда жидкость собирается в капли.

Пример: ртуть не смачивает стекло, а вода практически не смачивает поверхность, покрытую воском или жиром.

При смачивании поверхность жидкости около стенки сосуда имеет вогнутую форму, а при несмачивании — выпуклую.

Капиллярные явления

Капилляры — очень тонкие трубки. В них уровень жидкости может отличаться от уровня жидкости в широком сосуде.

Если жидкость смачивает стенки капилляра, она поднимается по нему. Чем тоньше трубка, тем выше поднимается жидкость.

Если жидкость не смачивает стенки, её уровень в капилляре понижается.

Высота подъёма жидкости определяется формулой:

h = 2σ cos α / (ρgr),

где
h — высота подъёма жидкости,
σ — коэффициент поверхностного натяжения,
α — краевой угол,
ρ — плотность жидкости,
g — ускорение свободного падения,
r — радиус капилляра.

Примеры капиллярных явлений:

• подъём воды по тонким сосудам растений от корней к листьям;

• впитывание воды салфеткой, полотенцем или губкой;

• поднятие керосина по фитилю лампы;

• проникновение влаги в поры почвы и строительных материалов.

Таким образом, поверхностное натяжение связано с силами притяжения между молекулами жидкости, а явления смачивания, несмачивания и капиллярности зависят от взаимодействия жидкости с поверхностью твёрдого тела.