Поверхнева енергія – фізика

Прагнення рідини прийняти таку форму, при якій площа її вільної поверхні мінімальна, можна пояснити наступним чином.

Як ми вже говорили, на молекулу, що знаходиться на поверхні, діє сила, спрямована всередину рідини. При переміщенні молекули ця сила здійснює позитивну роботу.

Щоб перевести молекулу з глибини рідини на її поверхню, зовнішні сили повинні зробити роботу. При цьому потенційна енергія молекули зросте.

Таким чином, молекули поверхневого шару володіють більшою потенційною енергією, ніж молекули всередині рідини.

Надлишок потенційної енергії частинок поверхневого шару рідини в порівнянні з енергією цих же частинок, що знаходяться всередині рідини, називають поверхневою енергією.

Як вам уже відомо, система завжди прагне перейти в стан з мінімальною потенційною енергією, тому поверхня рідини скорочується і приймає форму сфери, тому що при рівних об’ємах сфера має найменшу площу поверхні.

Таким чином, поверхнева енергія прямо пропорційна зміні площі поверхні рідини.

Виникає питання, чому рідина, налита в склянку, приймає не форму краплі, а форму склянки. Це пояснюється тим, що, крім сили поверхневого натягу, на краплю діють сила тяжіння і сила взаємодії молекул рідини зі стінками склянки.

Якщо ж силу тяжіння врівноважити, а силу взаємодії рідини зі стінками склянки виключити, то рідина буде мати форму кулі. Це підтверджує наступний дослід.

Велику краплю аніліну введемо в розчин кухонної солі, щільність якої дорівнює щільності аніліну. Крапля буде знаходитися в рівновазі і прийме форму кулі.

Поверхневий натяг різних рідин неоднаковий, він залежить від домішок і від температури.

Чим вище температура рідини, тим поверхневий натяг менше.

Посилання на основну публікацію