Чому крапля води кругла

Дивлячись на круглі краплі роси або повільно капає з нещільно закритого крана воду, ми спостерігаємо прояви поверхневого натягу. Завдяки цій властивості, краплі утворюються кулясті, а не безформні або, наприклад, кубічні. Як саме це відбувається?

Своїм існуванням поверхневий натяг зобов’язане наявності взаємодій між молекулами води – зв’язків, які, власне, роблять воду рідиною. Усередині краплі кожна окремо взята молекула взаємодіє зі своїми «сусідами», притягаючи до них. Оскільки вона ними оточена, сили тяжіння з усіх боків збалансовані.

Інакше йдуть справи з молекулами, яким довелося опинитися на поверхні. Вони позбавлені тісного сусідства з молекулами води зовні. Замість цього вони контактують з молекулами повітря, зв’язку з якими настільки незначні, що ними можна знехтувати. В результаті врівноважити сили тяжіння «сусідів», які перебувають всередині, нічим. Це змушує молекули прагнути з поверхні вглиб краплі. Як результат, виникають сили поверхневого натягу. Через досить міцних водневих зв’язків у води вони значніше, ніж у більшості рідин при нормальній температурі.

Під дією згаданих сил зовнішній шар з молекул води поводиться подібно еластичною стягивающей плівці. Тобто крапля повинна максимально скоротити поверхню, зберігши обсяг. Серед всіляких форм однакового обсягу варіант з найменшою площею поверхні – куля. Краплі саме такої форми утворюються, якщо відсутній вплив зовнішніх сил (наприклад, в невагомості).
Однак у повсякденному житті сил, що перешкоджають формуванню ідеального водного кулі, важко уникнути. Земне тяжіння, взаємодії з поверхнями, дотичними з краплею, можуть її деформувати, зробити більш плоскою.

В цілому молекули води прагнуть перебувати в оточенні собі подібних (всередині краплі). А найменшим числом молекул, що межують з зовнішнім середовищем (мінімальної площею поверхні), володіє крапля, яка придбала форму, максимально нагадує кулю.

Посилання на основну публікацію