Сила поверхностного натяжения направлена по касательной к поверхности жидкости, перпендикулярно к участку контура, на который она действует и пропорциональна длине этого участка.
Почему поверхностное натяжение зависит от рода
Одним из наиболее распространенных видов межмолекулярных сил является ван-дер-ваальсова сила. Эта сила возникает из-за временных изменений электронной оболочки молекулы и приводит к притяжению между молекулами. Водородная связь — другой важный вид межмолекулярных сил, который может быть присутствующим в некоторых жидкостях, включая воду. Водородная связь возникает из-за притяжения между водородным атомом одной молекулы и атомом кислорода, азота или фтора другой молекулы. Различия в межмолекулярных силах разных жидкостей влияют на их способность образовывать пленку на поверхности. Вода, например, имеет особенно высокое поверхностное натяжение, потому что межмолекулярные силы, включая водородные связи, создают сильное притяжение между молекулами. Это приводит к тому, что вода образует сферическую форму на поверхности и обладает поверхностным натяжением.
В других жидкостях межмолекулярные силы могут быть слабее или отличаться по характеру от тех, которые присутствуют в воде. Это может привести к различиям в их поверхностном натяжении и способности образовывать пленку на поверхности.
Одни из них значительно понижают поверхностное натяжение. Такие вещества называются поверхностно-активными ПАВ. По отношению к воде поверхностно-активными являются органические вещества с меньшим, чем у воды поверхностным натяжением: спирты, эфиры, углеводороды и их производные, нефть, мыло, синтетические моющие средства и др. Лэнгмюр и Гаркинс независимо друг от друга показали, что поверхностная активность определяется химическим строением их молекул. Такие молекулы отличаются несимметричным строением, они полярны и дифильны, то есть состоят из неполярной инактивной и полярной активной частей. Неполярная часть молекулы ПАВ чаще всего состоит из остатка насыщенного углеводорода алкила , содержащего до 20 атомов углерода. Полярная часть молекулы — это радикал или группа атомов с ненасыщенными химическими валентностями. Эти сильно полярные группы, создавая силовое поле, проявляют сродство к полярной фазе, а неактивная углеводородная цепь выталкивается из нее, обращаясь к менее полярной фазе, причем оси молекул ПАВ стремятся ориентироваться перпендикулярно к поверхности раздела.
При насыщении слоя образуется мономолекулярный слой молекул толщиной в одну молекулу. Чем длиннее молекула, тем сильнее она ориентируется. Дюкло, а затем Траубе, изучая поверхностное натяжение водных растворов предельных органических кислот, нашли, что поверхностная активность этих веществ на границе раздела раствор — воздух тем больше, чем больше длина углеводородного радикала, причем в среднем она увеличивается в 3, 2 раза на каждую СН2-группу правило Дюкло-Траубе.
Температура Температура также влияет на поверхностное натяжение.
Обычно поверхностное натяжение уменьшается с увеличением температуры. Это связано с тем, что при повышении температуры молекулы жидкости получают больше энергии и могут легче преодолевать силы, вызывающие поверхностное натяжение. Примеси Наличие примесей в жидкости может изменить ее поверхностное натяжение. Некоторые вещества могут увеличивать поверхностное натяжение, а другие — уменьшать его.
Например, добавление моющего средства к воде может снизить ее поверхностное натяжение, что позволяет легче смывать грязь и жир. Давление Давление также может влиять на поверхностное натяжение. Обычно поверхностное натяжение уменьшается с увеличением давления. Это связано с тем, что при повышенном давлении молекулы жидкости сжимаются и более плотно упаковываются, что снижает силы, вызывающие поверхностное натяжение.
Все эти факторы взаимодействуют и влияют на поверхностное натяжение жидкости. Понимание этих факторов позволяет лучше понять свойства и поведение жидкостей на поверхности и применять эту информацию в различных областях, таких как химия, физика и биология. Поверхностное натяжение и форма жидкости Поверхностное натяжение жидкости играет важную роль в определении ее формы. Оно обусловлено силами, действующими между молекулами жидкости на ее поверхности.
Поверхностное натяжение стремится уменьшить площадь поверхности жидкости, что приводит к образованию сферической формы. Сферическая форма капли Капля жидкости, находящаяся в свободном состоянии, принимает сферическую форму. Это происходит из-за поверхностного натяжения, которое стремится уменьшить площадь поверхности капли до минимума.
Это ошеломляющее сочетание тонкой силы и идеальной адаптации. Однако, что наиболее важно, и то, что мало кто осознает, поверхностное натяжение позволяет вещам плавать, от листьев и семян до молекул и белков. Когда вы опускаетесь до микроскопического масштаба, поверхность любого водоема очень жива и поддерживается поверхностным натяжением молекул воды. Наши экосистемы не смогут выжить или даже развиваться без воздействия поверхностного натяжения, а сам состав воды будет менее стабильным, постоянно поступая и выходя из газообразного состояния. Поверхностное натяжение - это одна из тех деталей научного мира, которые, возможно, трудно осмыслить или оценить в вашей повседневной жизни, но на самом деле она лежит в основе всей жизни, как мы ее знаем. Поверхностное натяжение позволяет экосистемам процветать, оно позволяет семенам и молекулам плавать, и управляет большей частью жизни, хотя большинство людей не замечают этого.
Это также дает интригующее напоминание о том, насколько сложна и замечательна каждая капля воды. В следующий раз, когда вы выдуете мыльный пузырь или капните воду с кончика листа, помните, что единственное, что делает эти маленькие чудеса возможными, это поверхностное натяжение!
Глава 6 Поверхностное натяжение: капли и молекулы
Иными словами, в зависимости от силы взаимодействия молекул жидкостного раствора зависит значение сила натяжения поверхности. Будет жидкость собираться в «бусинки» или ровным слоем растекаться по твердой поверхности, зависит от соотношения сил межмолекулярного взаимодействия в жидкости, вызывающих поверхностное натяжение. Поверхностное натяжение зависит от рода жидкости из-за различной структуры и взаимодействия молекул вещества. Поверхностное натяжение с повышением температуры уменьшается, так как увеличиваются средние расстояния между молекулами жидкости.
Почему поверхностное натяжение зависит от рода жидкости кратко
ДЗ: 1. Способность жидкости сокращать свою поверхность называют: а смачиванием, б поверхностным натяжением, в капиллярными явлениями. Поверхностное натяжение зависит: а от рода жидкости, б от объема сосуда, в от давления. Подъем или опускание жидкости в трубках малого диаметра называется: а капиллярными явлениями, б смачиванием, в диффузией.
Эти молекулы взаимодействуют не только с молекулами, находящимися внутри жидкости, но и с молекулами, расположенными на её поверхности в пределах сферы молекулярного действия. Модуль результирующей молекулярных сил притяжения, направленных вдоль поверхности жидкости, действующих на молекулу М1,. Модуль же результирующей молекулярных сил притяжения, которыми молекулы этой жидкости, находящиеся на её поверхности, действуют на молекулу М2, разместившуюся у края поверхности,. Результирующая направлена по касательной к свободной поверхности жидкости перпендикулярно линии, ограничивающей эту поверхность. Молекулярные силы, направленные по касательной к свободной поверхности жидкости, действуют на любую замкнутую линию, ограничивающую эту поверхность, перпендикулярно ей таким образом, что стремятся сократить площадь ограниченной поверхности жидкости. Эти силы получили название сил поверхностного натяжения. Прямоугольную рамку с подвижной перекладиной длиной l опустим в мыльный раствор. После извлечения рамки из раствора видим, что перекладина перемещается, так как мыльная плёнка стремится сократить площадь своей поверхности. Чтобы перекладину удержать в равновесии, к ней следует приложить силу , которая уравновесит действующие на каждой из двух поверхностей плёнки силы поверхностного натяжения: , так как рис. Если проводить опыты с рамками разных размеров, можно установить, что отношение для плёнки данной жидкости при фиксированной температуре всегда одинаковое. Значит, это отношение можно взять в качестве характеристики поверхностного слоя жидкости, т. Поверхностное натяжение — физическая величина, равная отношению модуля силы поверхностного натяжения, действующей на прямолинейный участок границы поверхностного слоя жидкости, к длине этого участка: Силовое определение поверхностного натяжения дополняет энергетическое.
В зависимости от химического состава и структуры молекул, эти силы могут быть различными для разных жидкостей. Межмолекулярные силы определяют, насколько сильно молекулы притягиваются друг к другу и как они упорядочены на поверхности жидкости. Чем сильнее взаимодействие между молекулами, тем больше энергии требуется для разрыва этих связей и образования новой поверхности.
При критической температуре поверхностное натяжение обращается в ноль. Явление поверхностного натяжения играет важную роль в природе, биологии, медицине, различных технологиях. Например, благодаря поверхностному натяжению воды формируются капли дождя, образуются пузыри на поверхности жидкостей, насекомые могут бегать по воде. Таким образом, мы выяснили, почему поверхностное натяжение зависит от рода жидкости. Это определяется особенностями межмолекулярного взаимодействия в каждом конкретном веществе. Кроме того, на величину поверхностного натяжения влияет температура жидкости и наличие примесей. Измерение поверхностного натяжения на практике Для определения величины поверхностного натяжения конкретной жидкости используются различные экспериментальные методы. Метод отрыва капель Этот способ основан на измерении сил, действующих при отрыве капли жидкости от капилляра.
Поверхностное натяжение воды. НПК.
Поверхностное натяжение жидкости зависит от её рода из-за молекулярных сил, действующих на поверхности жидкости. 6 ответов на вопрос “Почему поверхностное натяжение зависит от рода жидкости?”. Коэффициент поверхностного натяжения измеряется в Н/м. Величина σ зависит от рода жидкости, температуры, наличия при-месей.
Зависимость от рода жидкости
- Поверхностное натяжение воды. НПК.
- Зависимость от наличия примесей
- Форум самогонщиков, пивоваров, виноделов
- Остались вопросы?
Почему поверхностное натяжение зависит от рода жидкости: удивительные свойства поверхностного слоя
В отличие от газов, жидкость не заполняет весь объем сосуда, в котором она находится. Между жидкостью и газом, возможно паром, возникает граница раздела, находящаяся в особых условиях по сравнению с остальной массой жидкости. В отличие от молекул в глубине жидкости, молекулы, располагающиеся в пограничном ее слое, окружены другими молекулами этой же жидкости не со всех сторон. В среднем воздействующие на одну из молекул внутри жидкости со стороны соседних молекул силы межмолекулярного взаимодействия взаимно скомпенсированы.
Одним из следствий эффекта поверхностного натяжения является то, что для увеличения площади поверхности жидкости — ее растяжения — нужно проделать механическую работу по преодолению сил поверхностного натяжения. Следовательно, если жидкость оставить в покое, она стремится принять форму, при которой площадь ее поверхности окажется минимальной. Такой формой, естественно, является сфера — вот почему дождевые капли в полете принимают почти сферическую форму я говорю «почти», потому что в полете капли слегка вытягиваются из-за сопротивления воздуха. По этой же причине капли воды на кузове покрытого свежим воском автомобиля собираются в бусинки. Силы поверхностного натяжения используются в промышленности — в частности, при отливке сферических форм, например ружейной дроби. Каплям расплавленного металла просто дают застывать на лету при падении с достаточной для этого высоты, и они сами застывают в форме шариков, прежде чем упадут в приемный контейнер. Можно привести много примеров сил поверхностного натяжения в действии из нашей будничной жизни.
Между жидкостью и газом, возможно паром, возникает граница раздела, находящаяся в особых условиях по сравнению с остальной массой жидкости. В отличие от молекул в глубине жидкости, молекулы, располагающиеся в пограничном ее слое, окружены другими молекулами этой же жидкости не со всех сторон. В среднем воздействующие на одну из молекул внутри жидкости со стороны соседних молекул силы межмолекулярного взаимодействия взаимно скомпенсированы. Каждая отдельно взятая молекула в пограничном слое притягивается находящимися внутри жидкости молекулами.
В поверхностном слое жидкости проявляется нескомпенсированность молекулярных сил притяжения. В самом деле, любая молекула внутри жидкости со всех сторон окружена соседними одинаковыми молекулами, действие которых взаимно компенсируется см. Поэтому здесь молекулярные силы притяжения уравновешиваются и результирующая этих сил равна нулю. Так как концентрация молекул в воздухе паре значительно меньше, чем в жидкости, то результирующая сил притяжения каждой молекулы поверхностного слоя молекулами газа меньше результирующей сил её притяжения молекулами жидкости. Таким образом, результирующие сил притяжения, действующих на молекулы поверхностного слоя, направлены внутрь жидкости. Под действием этих сил часть молекул поверхностного слоя втягивается внутрь, число молекул на поверхности уменьшается и площадь поверхности жидкости сокращается до определённой величины. Толщина поверхностного слоя, в котором проявляется нескомпенсированность сил молекулярного притяжения, приблизительно равна радиусу сферы молекулярного действия 1 нм. Под действием сил межмолекулярного притяжения и вследствие текучести жидкости на её поверхности остаётся такое количество молекул, при котором площадь поверхности минимальна для данного объёма свободной жидкости, т. Процесс сокращения площади поверхности на этом прекращается, поверхность жидкости остаётся неизменной. В этом состоянии силы притяжения молекул поверхностного слоя, направленные внутрь жидкости, в среднем уравновешиваются силами отталкивания, возникшими при сближении молекул поверхностного слоя с молекулами внутри жидкости, вызванном её сжатием. Если молекула переместится с поверхности внутрь жидкости, силы межмолекулярного притяжения совершат положительную работу. Поверхностный слой состоит из таких же молекул, что и вся жидкость.
Почему поверхностное натяжение зависит от рода жидкости кратко
По этой причине поверхность любой жидкости стремится к сокращению. Падающая капля жидкости имеет форму шара, при которой ее поверхность наименьшая. Наличие на поверхности жидкости молекул, неуравновешенных межмолекулярными силами, создает в поверхностном слое свободную поверхностную энергию, стремящуюся уменьшиться. То есть, на поверхности жидкости как бы образуется пленка, обладающая поверхностным натяжением. Поэтому, чтобы увеличить поверхность раздела, то есть преодолеть поверхностное натяжение, необходимо затратить работу против сил молекулярного сцепления. Для чистых жидкостей поверхностное натяжение зависит от природы жидкости и температуры, а для растворов — от природы растворителя, природы и концентрации растворенного вещества. С повышением температуры, как установил Д. Менделеев, поверхностное натяжение уменьшается и практически становится равным нулю.
Растворенные вещества изменяют поверхностное натяжение воды. Одни из них значительно понижают поверхностное натяжение. Такие вещества называются поверхностно-активными ПАВ.
Как направлены силы поверхностного натяжения в месте отрыва капли? По окружности этой перетяжки действуют силы поверхностного натяжения, препятствующие отрыву капли. Эти силы направлены по касательной к поверхности жидкости и перпендикулярно границе перетяжки, т. В то же время к жидкости в капилляре со стороны капли приложены силы поверхностного натяжения, направленные вниз. Что называется силой поверхностного натяжения?
Силой поверхностного натяжения называют силу, которая действует вдоль поверхности жидкости перпендикулярно к линии, ограничивающей эту поверхность, и стремится сократить ее до минимума. Поверхностное натяжение имеет двойной физический смысл — энергетический термодинамический и силовой механический. Куда направлены силы поверхностного натяжения? Какую величину называют коэффициентом поверхностного натяжения в каких единицах его измеряют? Другими словами, коэффициентом поверхностного натяжения называется сила, приложенная к единице длины отрезка контура на поверхности жидкости и направленная по касательной к этой поверхности перпендикулярно к данному отрезку. Что такое поверхностный слой жидкости? Поверхностный слой, тонкий слой вещества близ поверхности соприкосновения двух фаз тел, сред , отличающийся по свойствам от веществ в объёме фаз. Почему у всех веществ поверхностное натяжение уменьшается с ростом температуры?
Поверхностное натя- Page 7 7 жение с повышением температуры уменьшается, так как увеличива- ются средние расстояния между молекулами жидкости. Как зависит поверхностное натяжение от природы вещества образующего поверхность?
При критической температуре поверхностное натяжение обращается в ноль. Явление поверхностного натяжения играет важную роль в природе, биологии, медицине, различных технологиях. Например, благодаря поверхностному натяжению воды формируются капли дождя, образуются пузыри на поверхности жидкостей, насекомые могут бегать по воде. Таким образом, мы выяснили, почему поверхностное натяжение зависит от рода жидкости.
Это определяется особенностями межмолекулярного взаимодействия в каждом конкретном веществе. Кроме того, на величину поверхностного натяжения влияет температура жидкости и наличие примесей. Измерение поверхностного натяжения на практике Для определения величины поверхностного натяжения конкретной жидкости используются различные экспериментальные методы. Метод отрыва капель Этот способ основан на измерении сил, действующих при отрыве капли жидкости от капилляра.
Если к проволочному кольцу в двух местах привязана нить, причем так, чтобы длина нити была несколько больше длины хорды, соединяющей точки крепления нити, и обмакнуть проволочное кольцо в мыльный раствор рис. Если теперь порвать пленку с одной стороны нити, мыльная пленка, оставшаяся с другой стороны нити, сократится и натянет нить рис. Эксперимент по обнаружению сил поверхностного натяжения Почему же так произошло? Дело в том, что оставшийся сверху мыльный раствор, то есть жидкость, стремится сократить площадь своей поверхности. Таким образом, нить вытягивается вверх. Итак, в существовании силы поверхностного натяжения мы убедились. Теперь научимся ее рассчитывать. Для этого проведем мысленный эксперимент. Опустим в мыльный раствор проволочную рамку, одна из сторон которой подвижна рис. Будем растягивать мыльную пленку, действуя на подвижную сторону рамки силой. Таким образом, на перекладину действуют три силы — внешняя сила и две силы поверхностного натяжения , действующие вдоль каждой поверхности пленки. Воспользовавшись вторым законом Ньютона, можем записать, что Рис. Вычисление силы поверхностного натяжения Если под действием внешней силы перекладина переместится на расстояние , то эта внешняя сила совершит работу. Естественно, что за счет совершения этой работы площадь поверхности пленки увеличится, а значит, увеличится и поверхностная энергия, которую мы можем определить через коэффициент поверхностного натяжения:. Изменение площади, в свою очередь можно определить следующим образом: , — длина подвижной части проволочной рамки.
Капиллярные явления
Поверхностное натяжение воды и других жидкостей зависит от рода жидкости из-за различий в их межмолекулярных силах. Следовательно, силы поверхностного натяжения будут действовать слабее. Поверхностное натяжение жидкости зависит от. Причины поверхностного натяжения. Сила поверхности натяжения зависит от плотности жидкости.(следовательно и от рода жидкости). Коэффициент поверхностного натяжения измеряется в Н/м. Величина σ зависит от рода жидкости, температуры, наличия при-месей. Поверхностное натяжение зависит от рода жидкости и той среды, с которой она граничит, наличия растворённых в жидкости других веществ и от её температуры (таблица 1). Повышение температуры жидкости, добавление в неё так называемых поверхностно-активных веществ.
Поверхностное натяжение жидкости - формулы и определение с примерами
1. Почему коэффициент поверхностного натяжения жидкостей зависит от рода жидкости? Следовательно, силы поверхностного натяжения будут действовать слабее. Попытаемся выяснить, как поверхностное натяжение зависит от рода жидкости, наличия примесей, температуры. Поверхностное натяжение зависит от рода жидкости и той среды, с которой она граничит, наличия растворённых в жидкости других веществ и от её температуры (таблица 1). Повышение температуры жидкости, добавление в неё так называемых поверхностно-активных веществ.
Глава 6 Поверхностное натяжение: капли и молекулы
Способность жидкости сокращать свою поверхность называют: а смачиванием, б поверхностным натяжением, в капиллярными явлениями. Поверхностное натяжение зависит: а от рода жидкости, б от объема сосуда, в от давления. Подъем или опускание жидкости в трубках малого диаметра называется: а капиллярными явлениями, б смачиванием, в диффузией. Какую форму принимает жидкость в условиях невесомости?
Каждая жидкость имеет свое молекулярное строение и характерные химические свойства, которые определяют ее поведение на границе с другой фазой. Это влияет на силу взаимодействия между молекулами и, следовательно, на величину коэффициента поверхностного натяжения. Например, молекулы воды образуют водородные связи, что приводит к высокому коэффициенту поверхностного натяжения, а углеводороды обычно имеют низкий коэффициент поверхностного натяжения. Зависимость от наличия примесей Наличие примесей в жидкости может также влиять на величину коэффициента поверхностного натяжения. Примеси могут изменять межмолекулярные взаимодействия, приводя к изменению силы сцепления молекул у поверхности.
Например, добавление поверхностно-активных веществ, таких как мыло или детергенты, может снизить коэффициент поверхностного натяжения.
ДЗ: 1. Способность жидкости сокращать свою поверхность называют: а смачиванием, б поверхностным натяжением, в капиллярными явлениями. Поверхностное натяжение зависит: а от рода жидкости, б от объема сосуда, в от давления. Подъем или опускание жидкости в трубках малого диаметра называется: а капиллярными явлениями, б смачиванием, в диффузией.
Для определения поверхностного натяжения используется формула. По рисунку видно, что уменьшение диаметра трубки компенсируется уменьшением массы капли, а поверхностное натяжение, естественно, останется тем же. Почему следует добиваться медленного падения капель? При вытекании жидкости из капиллярной трубки размер капли растет постепенно.
Перед отрывом капли образуется шейка, диаметр d которой несколько меньше диаметра d1 капиллярной трубки. По окружности шейки капли действуют силы поверхностного натяжения, направленные вверх и удерживающие каплю. По мере увеличения размера капли растет сила тяжести mg, стремящаяся оторвать ее.