Физика § 7

§ 7. течно състояние.

1. течен слой повърхност. Получените молекулните сили, действащи върху молекулите вътре в течността е нула. На молекули в повърхностния слой действа получените молекулни сили, насочени навътре на течност (фиг. 7.1). В тази връзка, молекулите в повърхностния слой имат излишък потенциална енергия нарича свободна енергия. в сравнение с молекулите в течността.

Подобно на всички течности система се стреми да заеме позиция, с минимална потенциална енергия, т.е. намаляване на свободна повърхност. Това е очевидно, например, че спадът на течността в безтегловност под формата на топка, тъй като топката има минимална площ за дадена стойност на обема (фиг. 7.2).

С намаляването на площта на молекулярните сили извършват работа, която е пропорционална на промяната в района:
А = S,
тук # 150; повърхностното напрежение.

2. Повърхностно напрежение. Желанието за намаляване на свободен повърхността течност води до повърхностното напрежение сили, действащи на границата на свободната повърхност перпендикулярна на нея, насочени тангенциално към повърхността. Това е най-ясно изразени в повърхностното напрежение на сапун филми.

Да предположим, че по затворен контур, образуван от двете релси и подвижен мост, филм сапун се разтяга (фиг. 7.3). В опит да се намали свободна повърхност на филма в качеството на напрежение скок сила FH. което предизвиква скок да се движат на разстояние часа. Когато тази дейност се извършва, която е равна на произведението на силата, действаща на движението:
А = Fn часа.
От друга страна, както е показано по-горе, тази работа е:
А = S.
Фигурата показва, че промяната в областта на повърхността на филма е равна на площта на правоъгълника:
S = л з,
Тогава ние имаме:
А = л з.
Приравняваме получени за израза:
Fn з = л з
и след рязане двете части да се получи з формула за изчисляване на силите на повърхностното напрежение:

По този начин, повърхностното напрежение е пряко пропорционален на дължината на свободната повърхност на границата. Тази формула позволява да се формулира следното определение:
Коефициент на повърхностното напрежение е числено равна на силата на повърхностното напрежение в качеството на единица дължина на границата на свободна повърхност.
[] = H / m.

С повишаване на температурата, повърхностното напрежение намалява линейно и става равна на нула (фиг. 7.4) при критичната температура.
С Torons ABO и CBD на подобни триъгълници са пропорционални, така че ние може да пише:

Чрез определянето сегменти оси данни на дължина, получаваме:

Нанесете част имота:

и експресиране следователно, ние получаваме формула зависимостта на повърхностното напрежение на температура:

За вода, например, във формулата включва параметри:
0 = 0,0756 N / m. TCR = 374 ° С

3. намокряне. Ако течни молекули са привлечени един към друг е по-слаба от молекулите на твърдо вещество, след това се каже, че течните омокря веществото. Например, водни мокри стъклото и не намокри восък, живак мокри мед, цинк, и не wet стъкло.

Намокряне може да се характеризира чрез контактния ъгъл # 150; ъгъл между плоска твърда повърхност и равнина, допирателна към повърхността на течната минаваща през точка, разположена на границата на свободната повърхност (фиг. 7.5). Ако течността омокря твърдото вещество, контактният ъгъл е остър, ако не мокри # 150; глупави.
Обикновено, омокрящо е мярка на косинуса на ъгъла на контакт, който е положителен в случая, когато течни навлажнява твърдо вещество, и е отрицателен, когато не се омокря. Ако цялото омокрящи, COS = 1, в този случай, течните простира върху цялата повърхност на твърдото вещество. Когато напълно не-омокрящи защото = # 150 1, в този случай една капка течност върху хоризонтална повърхност трябва да има форма топка.

4. Капилярни явления. Феноменът на омокряне и повърхностното напрежение са причина за капилярни явления.
капилярката е тесен канал с диаметър по-малък от 1 mm.
Ако течността омокря капилярите, се издига в нея над нивото на свободна повърхност, ако не мокра, пада под нивото (фиг. 7.6).

Ако течност омокря на капилярната, повърхността на течността в него, е извит (фигура 7.7). Желанието за намаляване на свободен повърхността течност води до налягане Лаплас. причиняване на течност покачване:

къде си # 150; капилярна радиус, защото # 150; омокрящи действие.

Очевидно е, че възходът продължава толкова дълго, колкото налягането на течността колоната не се компенсира натиска на Лаплас, следователно:

Следователно е възможно да се изрази височината на течност повдигане на капиляра:

5. вътрешното триене в течността. Когато движещите се части на флуида otnostitelno взаимно между течни слоеве, имащи вътрешна сила на триене. Причината за тяхната поява е взаимодействието на молекулите.

Силата на вътрешното триене между срещащи флуидни слоеве се движат с различни скорости (. Фигура 7.8), е пряко пропорционална на разликата в скоростта, площта на слоевете S и разстоянието между х:

коефициент вискозитет изразява зависимостта на вътрешно триене сила от типа на течност и числено равно на силата на вътрешното триене срещащи между слоевете на площ от 1 m 2 като разликата на скорост от 1 м / сек на разстояние 1 m един от друг.
[] = Pa · S.
С повишаване на температурата, течен вискозитет намалява.

Една от последиците от вискозитета на теорията няколко формули, които имат практическо приложение.
1. Силата на съпротивление в качеството на сферата с радиус R. движи в вискозна среда със скорост:

2. Определете скоростта на радиус R. топка с плътност, попадащи в F вискозната средна плътност.

3. обема на течността, протичаща през тръба с радиус R и дължина L по време на време Т, когато разликата в налягането в краищата на тръби Р (Поазьой формула):