Поверхневий натяг — Вікіпедія

Поверхневий натяг
Досліджується в	матеріалознавство, термодинаміка, фізика поверхні і Q122016408?
Розмірність	${\displaystyle {\mathsf {M}}{\mathsf {T}}^{-2}}$
Формула	${\displaystyle \gamma ={\frac {\mathrm {d} F}{\mathrm {d} l}}}$[1]
Позначення у формулі	${\displaystyle \gamma }$, ${\displaystyle F}$ і ${\displaystyle l}$
Символ величини (LaTeX)	${\displaystyle \gamma }$[2] і ${\displaystyle \sigma }$[2]
Підтримується Вікіпроєктом	Вікіпедія:Проєкт:Математика
Рекомендована одиниця вимірювання	ньютон на метрd[2][3] і kilogram per square secondd[2]
Поверхневий натяг у Вікісховищі

Поверхне́вий на́тяг — фізичне явище, суть якого полягає в прагненні рідини скоротити площу своєї поверхні при незмінному об'ємі.

Загальний опис[ред. | ред. код]

Характеризується коефіцієнтом поверхневого натягу.

Завдяки силам поверхневого натягу краплі рідини приймають максимально близьку до сферичної форми, виникає капілярний ефект, деякі комахи можуть ходити по воді.

Поверхневий натяг виникає як у випадку поверхні розділу між рідиною й газом, так і у випадку поверхні розділу двох різних рідин.

Своєю появою сили поверхневого натягу завдячують поверхневій енергії.

Для зменшення сил поверхневого натягу використовуються поверхнево-активні речовини.

Тиск під викривленою поверхнею[ред. | ред. код]

Поверхневий натяг призводить до появи додаткового тиску під викривленою поверхнею рідини. Цей тиск визначається рівнянням Юнга-Лапласа

${\displaystyle \Delta P=\sigma \left({\frac {1}{R_{x}}}+{\frac {1}{R_{y}}}\right)}$,

де ${\displaystyle R_{x}}$ і ${\displaystyle R_{y}}$ — два локальні радіуси кривизни поверхні, ${\displaystyle \sigma }$ — коефіцієнт поверхневого натягу.

Термодинаміка[ред. | ред. код]

Робота, необхідна для збільшення поверхні рідини:

${\displaystyle \delta A\ =\ -\sigma dS}$

Зміна вільної енергії дорівнює роботі, виконаній над тілом при ізотермічному процесі. Звідти при постійних температурі та тиску, маємо

${\displaystyle \sigma =\left({\frac {\partial F}{\partial S}}\right)_{T,P}}$

де ${\displaystyle \scriptstyle F}$ є вільною енергію, а ${\displaystyle \scriptstyle S}$ є площею поверхні.

Вільна енергія визначається з рівняння ${\displaystyle \scriptstyle F\ =\ H\ -\ TE}$, де ${\displaystyle \scriptstyle H}$ це — ентальпія та ${\displaystyle \scriptstyle E}$ це — ентропія. З цього ми можемо отримати значення частинної похідної ентропії по температурі:

${\displaystyle \left({\frac {\partial S}{\partial T}}\right)_{S,P}=-E^{S}}$

Бачимо, що поверхнева енергія (на відміну від вільної поверхневої енергії) залежить не лише від коефіцієнту поверхневого натягу, а також від його похідної за температурою. Це видно у рівнянні:

${\displaystyle H^{S}\ =\ \sigma -T\left({\frac {\partial \sigma }{\partial T}}\right)_{P}}$

Табличка для різних рідин[ред. | ред. код]

Дані наведені у дин/см = 10⁻³ Н/м (при температурі 20 °C)

Сигма=Fпр/s

Див. також[ред. | ред. код]

• Змочуваність
• Сили притягання і відштовхування
• Ефект Марангоні
• Капіляриметр
• Поверхневе напруження

Література[ред. | ред. код]

• Світлий Ю. Г., Білецький В. С.. Гідравлічний транспорт (монографія). — Донецьк: Східний видавничий дім, Донецьке відділення НТШ, «Редакція гірничої енциклопедії», 2009. — 436 с. ISBN 978-966-317-038-1

Документальні фільми[ред. | ред. код]

• Дивовижний світ бульбашок (2013) (англ. Pop! The Science of Bubbles)

Примітки[ред. | ред. код]

Посилання[ред. | ред. код]

• Поверхневий натяг // Фармацевтична енциклопедія
• Методи вимірювання поверхневого натягу
• Відео про фізичну природу поверхневого натягу (рос.)
• Науковий трюк: металева скріпка не тоне у воді! (Відео) (укр.)

Це незавершена стаття з фізики. Ви можете допомогти проєкту, виправивши або дописавши її.