Детская энциклопедия




Меню сайта




Реклама











Поверхностная энергия

Попробуем увеличить поверхность тела, сохранив его объем. Растянем, например, плен­ку жидкости. Упругое растяжение, как у ре­зины, не произойдет, расстояние между моле­кулами не увеличится. Просто все новые и но­вые молекулы будут переходить из объема жидкости на ее поверхность, образуя поверх­ностный слой толщиной в молекулу — моно­молекулярный слой.

Представим себе молекулы плотно упако­ванными в поверхностном слое в виде одина­ковых кубиков. Размер молекулы, т. е. ребро кубика (b), составляет около 3—5 ангстрем (А). 1Е=10-8 см. Следовательно, площадь, занятая молекулой (b2), равна 10—25 Е2, а число молекул на 1см2 слоя

 

  — около 1015.

На каждую молекулу слоя действует сила f, направленная внутрь жидкости, и, чтобы выве­сти молекулу на поверхность, надо затратить работу, приблизительно равную произведению силы f на путь b. Работа образования 1 см2 поверхностного слоя, или поверхност­ное натяжение, выразится так:

 

 

Эта величина определяет избыток свобод­ной энергии, сосредоточенной в каждом квадратном сантиметре слоя на границе двух любых тел. Эта энергия называется свободной, потому что ее можно использовать для соверше­ния механической работы; подобную же энер­гию приобретает груз, поднятый на определен­ную высоту.

Так активируются молекулы-пограничники. Поверхностное натяжение иначе можно назвать удельной свободной поверхностной энергией. Его можно рассматривать как энергию акти­вации всех n1 молекул в 1 см2 слоя. На одну молекулу эта энергия составляет

 

 Если поверхность тела S см2, то свободная по­верхностная энергия равна σS. У дисперсных тел с очень сильно развитой поверхностью эта энергия может быть очень велика.

Сравним измеренные значения σ в эрг/см3 при 20° Ц на поверхностях раздела некоторых жидкостей с собственным паром. У углеводоро­да гептана С7Н16 σ=20, у воды σ=73, у ртути

σ =480. Для большинства металлов а вблизи точки плавления лежит между 500 и 2000 эрг/см2. У малолетучих тел поверхностное натяжение на границе с воздухом характеризует молекуляр­ные силы сцепления. Из уравнения (1) f=σb, считая σ=500 эрг/см2, а b=4•10-8 см, находим f=2•10-5 дин. Эта сила очень мала — она соот­ветствует весу двух стотысячных долей милли­грамма! Но помножьте ее на все n1 молекул, и вы получите идеальную, т. е. наибольшую, прочность твердого тела на разрыв:

 

 

Стержень из такого материала сечением 1 см2 выдержит вес 10 m!





 
 
----------------------------------------------------
Календарь
«  Сентябрь 2017  »
ПнВтСрЧтПтСбВс
    123
45678910
11121314151617
18192021222324
252627282930

Реклама

  • Новые статьи
    Каталог статей
    Как подготовить ребенка к школе
    Освоение навыков чтения
    Природные материалы на уроках труда

    Статистика






     
    Адрес почты Вопросы по рекомендациям, размещению рекламы и обратных ссылок обращайтесь pochta@enciklopediya1.ru
    2013 © 2017