Поверхностное натяжение

Силы притяжения между молекулами на поверхности жидкости удерживают их от движения за ее пределы.

Молекулы жидкости испытывают силы взаимного притяжения — на самом деле, именно благодаря этому жидкость моментально не улетучивается. На молекулы внутри жидкости силы притяжения других молекул действуют со всех сторон и поэтому взаимно уравновешивают друг друга. Молекулы же на поверхности жидкости не имеют соседей снаружи, и результирующая сила притяжения направлена внутрь жидкости. В итоге вся поверхность воды стремится стянуться под воздействием этих сил. По совокупности этот эффект приводит к формированию так называемой силы поверхностного натяжения, которая действует вдоль поверхности жидкости и приводит к образованию на ней подобия невидимой, тонкой и упругой пленки.

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. Под воздействием ветра на поверхности океанов, морей и озер образуется рябь, и эта рябь представляет собой волны, в которых действующая вверх сила внутреннего давления воды уравновешивается действующей вниз силой поверхностного натяжения. Две эти силы чередуются, и на воде образуется рябь, подобно тому как за счет попеременного растяжения и сжатия образуется волна в струне музыкального инструмента.

Будет жидкость собираться в «бусинки» или ровным слоем растекаться по твердой поверхности, зависит от соотношения сил межмолекулярного взаимодействия в жидкости, вызывающих поверхностное натяжение, и сил притяжения между молекулами жидкости и твердой поверхностью. В жидкой воде, например, силы поверхностного натяжения обусловлены водородными связями между молекулами (см. Химические связи). Поверхность стекла водой смачивается, поскольку в стекле содержится достаточно много атомов кислорода, и вода легко образует гидрогенные связи не только с другими молекулами воды, но и с атомами кислорода. Если же смазать поверхность стекла жиром, водородные связи с поверхностью образовываться не будут, и вода соберется в капельки под воздействием внутренних водородных связей, обусловливающих поверхностное натяжение.

В химической промышленности в воду часто добавляют специальные реагенты-смачиватели — сурфактанты, — не дающие воде собираться в капли на какой-либо поверхности. Их добавляют, например, в жидкие моющие средства для посудомоечных машин. Попадая в поверхностный слой воды, молекулы таких реагентов заметно ослабляют силы поверхностного натяжения, вода не собирается в капли и не оставляет на поверхности грязных крапин после высыхания (см. Подобное растворяется в подобном).


7
Показать комментарии (7)
Свернуть комментарии (7)

  • igor_choumak  | 18.01.2008 | 15:27 Ответить
    Какой же это "жук-плавунец"?! (Стыдно, честное слово - для такого сайта!) Вы, вообще, его когда нибудь видели? Это довольно большой и тяжелый жук, который живёт В ВОДЕ (считай, под водой).
    А на картинке - клоп-водомерка.

    С уважением,
    ИЧ
    Ответить
    • editor > igor_choumak | 18.01.2008 | 15:41 Ответить
      Большое спасибо, исправили. Действительно, в английском оригинале было написано "pond-skater", так что это ошибка перевода. Второй раз, правда, было просто "insect" -- "because the weight of the insect...".
      Ответить
      • igor_choumak > editor | 18.01.2008 | 16:15 Ответить
        Это самая страшная ошибка, которая мне попадалась. Вообще-то, я не биолог - так, в детстве увлекался немного. Но как-то раз, года четыре назад, я застрял на одном отдалённом строительном проекте, и, от скуки, решил освежить детские воспоминания о птичках. Уж и не помню, на каком сайте, но птицу из семейства пищуховых, под названием Краснокрылый Стенолаз, умудрились обозвать Краснорылый Стеноглаз!!! На полном серьёзе. Причём, сайт был не по какой-нибудь другой тематике, а чисто орнитологический - птички, птички, птички... Тогда я весело с редактором пообщался!
        С уважением и наилучшими пожеланиями по поводу наступающего Крещения Господня,
        ИЧ
        Ответить
  • igor_choumak  | 18.01.2008 | 15:36 Ответить
    ...поскольку вес КЛОПА...
    Жуки и клопы - два совершенно разных отряда насекомых.

    Спасибо,
    С уважением,
    ИЧ
    Ответить
  • igor_choumak  | 18.01.2008 | 15:43 Ответить
    Окей! С чувством выполненного долга увеличил картинку, чтобы ещё разок ею полюбоваться, и с приятностию обнаружил, что там даже не один, а целых два клопа!:)
    Ай да сила поверхностного натяжения!:))
    Ответить
    • editor > igor_choumak | 18.01.2008 | 15:47 Ответить
      Ну это уж в английском варианте никак не отражено. Или они хотели сделать приятный сюрприз читателям, или же сами не заметили :-).
      Ответить
  • LUKANYATOR  | 06.01.2011 | 18:19 Ответить
    Немогли бЫ вы уточнить длинну конечностей клопа?
    Ответить
Написать комментарий

начало XIX в.
Поверхностное натяжение
Клоп-водомерка умело использует силу поверхностного натяжения, удерживающую его на поверхности воды. Он не тонет, поскольку вес клопа меньше силы поверхностного натяжения
Клоп-водомерка умело использует силу поверхностного натяжения, удерживающую его на поверхности воды. Он не тонет, поскольку вес клопа меньше силы поверхностного натяжения
Элементы

© 2005-2017 «Элементы»