Page 67 - 130

68

3.1.2 Поверхневий натяг
Поверхня рідини прагне скоротитися до мінімальної площі в результаті
незрівноважених сил молекулярного притягання на поверхні. Молекули, що
лежать на поверхні, втягуються всередину зі сторони молекул, що знаходяться
в об’ємі, ніж зі сторони молекул пари, розміщених по другий бік поверхні. Це
внутрішнє притягання змушує поверхню скорочуватись. Поверхневим натягом
можна пояснити утворення сферичних крапель, підняття води в капілярних
трубках і протікання рідини через пористу тверду речовину.
Поверхневий натяг рідини  – це сила, яка перешкоджає розтягненню
одиниці площі поверхні. Поверхневий натяг можна ілюструвати за допомогою
моделі, зображеній на рис. 3.3, де рухома дротина під
дією сили F розтягує плівку рідини, подібно до того,
як розтягується плівка мильного пухиря на дротяній
рамці. Поверхневий натяг обчислюється за формулою
F
  , [Н/м],
l 2 l
де l – довжина дротини (м), множник 2
враховує наявність двох поверхонь рідини – передньої
і задньої. F
З другого боку, якщо загальна поверхня мильної
плівки і концентрація мила досить великі, то при
Рисунок 3.3 – Модель
опусканні дротини, наприклад, на довжину l,
поверхневого натягу
поверхня при сталому значенні  збільшиться на ll .
Тоді робота, затрачена на утворення нової поверхні та збільшення вільної
поверхневої енергії буде дорівнювати

F  l  E ,

а поверхневий натяг

E 2
  , [Дж/м ].
l l 

Таким чином, поверхневий натяг може бути виражений або в одиницях
сили на одиницю довжини, або величиною енергії (роботи), що припадає на
2
одиницю площі. В СІ поверхневий натяг виражається в Н/м або Дж/м .
При ізотермічному і зворотному процесі утворення одиниці поверхні
вільна поверхнева енергія системи збільшується на величину  , а приріст
повної поверхневої енергії

G пов    q ,

де q – теплота, яка поглинається в процесі утворення поверхні
(прихована теплота утворення поверхні).