QIS: решаем вопросы

П

Поверхностно-активные вещества (ПАВ) – химические соединения, понижающие поверхностное натяжение воды. (Словарь по естественным наукам). С другой стороны, это вещества, способные накапливаться (сгущаться) на поверхности соприкосновения двух тел или фаз, например, газа и жидкости. (Большая советская энциклопедия). В общем-то, понятен механизм действия поверхностно-активных веществ – они «всплывают» на поверхность воды, делают поверхность воды меньше (геометрически). Соответственно, вода «тратит» меньше усилий на поддержание постоянной площади поверхности. Следовательно, снижено поверхностное натяжение.

Поверхностное натяжение воды – это стремление вещества (жидкости или твердой фазы) уменьшить избыток своей потенциальной энергии на границе раздела с другой фазой.  (Химическая энциклопедия). Между жидкостью и газом (или паром) образуется граница раздела, которая находится в особых условиях по сравнению с остальной массой жидкости. Молекулы в пограничном слое жидкости, в отличие от молекул в ее глубине, окружены другими молекулами той же жидкости не со всех сторон. Силы межмолекулярного взаимодействия, действующие на одну из молекул внутри жидкости со стороны соседних молекул, в среднем взаимно скомпенсированы. С другой стороны, любая молекула в пограничном слое притягивается молекулами, находящимися внутри жидкости (силами, действующими на данную молекулу жидкости со стороны молекул газа (или пара) можно пренебречь). В результате появляется некоторая равнодействующая сила, направленная вглубь жидкости. Если молекула переместится с поверхности внутрь жидкости, силы межмолекулярного взаимодействия совершат положительную работу. Наоборот, чтобы вытащить некоторое количество молекул из глубины жидкости на поверхность (то есть увеличить площадь поверхности жидкости), надо затратить положительную работу внешних сил, пропорциональную изменению площади поверхности. Итак, сила поверхностного натяжения равна силе, которая должна быть приложена, чтобы увеличить площадь поверхности на единицу площади.  Для справки: поверхностное натяжение воды 0,07286 Н/м.  Примеры поверхностного натяжения из Википедии:

  • В невесомости капля принимает сферическую форму (сфера имеет наименьшую площадь поверхности среди всех фигур одинаковой ёмкости).
  • Струя воды «слипается» в цилиндр.
  • Маленькие объекты с плотностью, большей плотности жидкости, способны «плавать» на поверхности жидкости, так как сила тяготения меньше силы, препятствующей увеличению площади жидкости. Так, на поверхности воды может плавать иголка, маленькая монета.
  • Некоторые насекомые (например, водомерки) способны передвигаться по воде, удерживаясь на её поверхности за счёт сил поверхностного натяжения.
  • На многих поверхностях, именуемых несмачиваемыми, вода (или другая жидкость) собирается в капли.

Google Bookmarks Technorati News2.ru БобрДобр.ru Memori.ru МоёМесто.ru Mister Wong