Поверхностное натяжение

Молекулы жидкости взаимодействуют между собой силами притяжения и отталкивания, которые проявляются заметно в пределах расстояния r, называемого радиусом молекулярного действия (порядка нескольких диаметров молекулы). Сфера радиуса r называется сферой молекулярного действия. Если молекула находится в поверхностном слое, то есть удалена от поверхности менее чем на r, то равнодействующая сил притяжения со стороны окружающих молекул направлена внутрь жидкости. Поэтому для перехода молекулы из внутренней части жидкости на её поверхность требуется совершить работу, в результате свободная энергия поверхности возрастает. Свободную поверхностную энергию, приходящуюся на единицу поверхности жидкости, называют коэффициентом поверхностного натяжения:

где А - работа, которую нужно совершить, чтобы площадь поверхности увеличить на S. В системе СИ коэффициент поверхностного натяжения (измеряется в Дж/м2.

В положении равновесия свободная энергия системы минимальна, поэтому жидкость, предоставленная самой себе, стремится сократить свою поверхность. Мысленно ограничим какой-либо участок поверхностного слоя замкнутым контуром. В нём действуют силы, называемые силами поверхностного натяжения, направленные по касательной к поверхности перпендикулярно к участку контура, на который они действуют. Коэффициент поверхностного натяжения (можно определить и как силу, приходящуюся на единицу длины контура,ограничивающего поверхность:

Единица его измерения в системе СИ: 1Н/м (ньтонах на метр = 1 Дж/м2, или миллиньтонах на метр.

Коэффициент поверхностного натяжения зависит от химического состава жидкости, среды, с которой она граничит, температуры. С ростом температуры (уменьшается и при критической температуре обращается в нуль.

В зависимости от силы взаимодействия молекул жидкости с частицами твёрдого тела, соприкасающегося с ней, возможно смачивание или не смачивание жидкостью твёрдого тела. В обоих случаях поверхность жидкости вблизи границы с твёрдым телом искривляется...

Поверхностное натяжение воды при различных температурах

Температура, °С Поверхностное натяжение, мН/м Температура, °С Поверхностное натяжение, мН/м
20 72,75 24 72,13
21 72,59 25 71,97
22 72,44 26 71,82
23 72,28    

Поверхностное натяжение (при 20° C)

Вещество Поверхностное натяжение 10-3 Н/м
Азотнаякислота 70% 59,4
Анилин 42,9
Ацетон 23,7
Бензол 29,0
Вода 72,8
Глицерин 59,4
Нефть 26
Ртуть 465
Сернаякислота 85% 57,4
Спиртэтиловый 22,8
Уксуснаякислота 27,8
Эфирэтиловый 16,9

Поверхностное натяжение жидкостей

Вещество q, мН/м
Алюминий расплавленный (приt=7000 0С, в) 840
Азот жидкий (при t=-183 0С,п) 6,2
Ацетон (п) 24
Вода (при t=0 0С,в) 75,6
Вода (при t=20 0С,в) 72,8
Вода (при t=100 0С,в) 58,8
Вода (при t=374,15 0С,в) 0
Золото расплавленное (при t=1130 0С, в) 1102
Глицерин (в) 63
Керосин (при t=0 0С,в) 29
Керосин (в) 24
Кислород жидкий (приt=-183 0С, в) 13,1
Молоко (в) 46
Нефть (в) 30
Раствор мыла (в) 40
Ртуть (п) 472
Свинец расплавленный (при t=350 0С, в) 442
Серебро расплавленное (при t=970 0С, в) 930
Спирт (при t=0 0С,в) 22
Эфир (п) 17

Поверхностное натяжение водных растворов (в дин/см)
Пересчет в СИ: 1 дин/см = 10-3 Н/м

Растворенное вещество Температура,°C Содержание, масс.%
5 10 20 50
H2SO4 18 - 74,1 75,2 77,3
HNO3 20 - 72,7 71,1 65,4
NaOH 20 74,6 77,3 85,8 -
NaCl 18 74,0 75,5 - -
Na2SO4 18 73,8 75,2 - -
NaNO3 30 72,1 72,8 74,4 79,8
KC1 18 73,6 74,8 77,3 -
KNO3 18 73,0 73,6 75,0 -
K2CO3 10 75,8 77,0 79,2 106,4
NH3 18 66,5 63,5 59,3 -
NH4C1 18 73,3 74,5 - -
NH4NO3 100 59,2 60,1 61,6 67,5
MgCl2 18 73,8 - - -
CaCl2 18 73,7 - - -

Обязательно поделитесь ссылкой!