Ваш кошик порожній

Купити

Кількість: 0

Всього: 0,00

0

Поверхневий натяг

Поверхневий натяг

Поверхневий натяг - це властивість рідини, що примушує її приймати форму з найменш можливою площею поверхні.

Фізика

Ключові слова

поверхневий натяг, капілярна дія, капіляр, згуртованість, адгезія, змочування, ртуть, Крапля води, водомір, мениск, рідина, частка, поверхнева вода, молекула води, комаха, Щільність, Фізика, сфера

Пов'язані об'єкти

Сцени

Сила зчеплення

  • крапелька води - Крапля води без будь-якого контакту з твердою речовиною має сферичну форму, тому що ця форма має найменшу площу поверхні.

Поверхневий натяг пояснюється тим, що молекули рідини притягують одна одну. Взаємне тяжіння між подібними молекулами називається когезією (зчепленням), а сила притягання - силою когезії. Когезивні сили, всередині рідини, врівноважуються, тому внутрішні молекули мають низький енергетичний стан. Однак поверхневі молекули мають стан високої енергії, оскільки на поверхні рідини сили когезії не врівноважені. Отже, відповідно до принципу мінімальної енергії, граничні молекули постійно притягуються до середини рідини. У результаті рідина намагається отримати найменшу площу поверхні. Ось чому
вільно падаюча краплина води приймає форму сфери.

Явище поверхневого натягу стає більш складним, коли з рідиною взаємодіють молекули твердої поверхні. Притягуюча сила між молекулами твердої поверхні і молекулами рідини називається адгезивною силою.

Змочування є характерною здатністю конкретної пари рідини-твердої поверхні. Змочування залежить від значення сили адгезії та сили зв'язків між молекулами рідини. Якщо ця сила досить сильна, рідина поширюється на твердій поверхні. Іншими словами, рідина здатна змочити поверхню. Проте, якщо сила адгезії слабка, рідина, що контактує з твердою поверхнею, може зменшити власну поверхню, і змочування не відбувається. Ртуть, наприклад, є незмочуваною рідиною.

Змочуваність рідин визначає, як вони поводяться в тонких трубках, тобто, в капілярах. Закон сполучених посудин не поширюється на поведінку рідини в капілярних трубках. А це означає, що рідина не знаходиться на однаковому рівні в цих трубах. Замість цього можна спостерігати капілярне підвищення рівня для води, яка змочує капіляр і зменшення рівня для ртуті, яка не змочує стінки капіляра.

Капілярне підняття відбувається, коли рідина змочує стінки труби, тобто, коли адгезійні сили між трубкою і рідиною сильніше, ніж сили зчеплення молекул води. Якщо навпаки, то відбувається капілярне зниження.

Поверхневий натяг і капілярний ефект відіграють важливу роль у природі. Наприклад, водоміри не могли би бігати по поверхні води без наявності поверхневого натягу. Ноги цих водяних комах покриті крихітними волосинками, що забезпечують невелику поверхню контакту, і це робить їх незмочуваними. Завдяки поверхневому натягу, поверхня води поводиться як мембрана, яка може підтримувати вагу водомірів, а на воді під їх лапками утворюються дрібні хвилі. Вони можуть прискорюватися, відштовхуючись від тих хвиль і досягати швидкості до 90 см/сек.

Капілярна дія також відбувається в транспортній системі рослин. Це явище необхідно для судин ксилеми рослин, щоб мати можливість транспортувати воду від коренів до верхніх частин рослини.

Сила злипання

  • крапелька води
  • скло

Змочування

  • крапелька води
  • крапелька ртуті
  • скло

Капілярна дія

  • вода - Вода змочує поверхню скла, тому вода в склянці піднімається по капіляру на противагу силі тяжіння.
  • ртуть - Ртуть не змочує поверхню скла, тому рівень рідкої ртуті в капілярі буде нижче, ніж у склянці.
  • скляний капіляр

Анімація

  • крапелька води
  • поверхнева молекула води - Ці молекули притягуються тільки молекулами з внутрішньої частини рідини. Поверхневий натяг утворюється від їх прагнення рухатися у напрямку до центру краплі.
  • внутрішня молекула води - Сусідні частинки притягують ці молекули з усіх боків.
  • ˂90°
  • ˃90°
  • кут контакту - Вона вимірюється, де тверда поверхня зустрічає фазу рідина-газ. Показує ступінь, в якій рідина може змочувати тверду поверхню. Якщо кут контакту менше ніж 90°, рідина змочує тверду поверхню. Якщо змочування не виникає, то цей кут становить більше 90°.
  • вода - Вода змочує поверхню скла, тому вода в склянці піднімається по капіляру на противагу силі тяжіння.
  • ртуть - Ртуть не змочує поверхню скла, тому рівень рідкої ртуті в капілярі буде нижче, ніж у склянці.
  • увігнутий меніск
  • опуклий меніск
  • волосинка - Поверхня контакту волосків на ногах водоміра, які торкаються поверхні води, дуже мала. Це сильно зменшує сили зчеплення між ногами і поверхнею води. Через слабку силу зчеплення не відбувається зволоження ноги цієї комахи.

Водомірка

  • Водомір - Живе на поверхні нерухомих водойм, ставків, озер і повільних річок. Раціон цієї моторної комахи включає в себе менших комах, які потрапляють на поверхню води.

Пов'язані об'єкти

Вода (H₂O)

Вода є дуже стабільною сполукою Гідрогену та Оксигену, яка життєво необхідна для життя. У природі вода зустрічається у всіх трьох агрегатних станах.

Фазові переходи

Фазовий перехід - це перехід речовини з одного агрегатного стану в інший.

Наука про свічки

Свічки використовувались для освітлення ще з давніх часів.

Вегетативні органи рослин

Ці органи є життєво необхідними для життя і розвитку рослин.

Як працює фен?

Ця анімація демонструє будову і функціонування фену.

Фотосинтез

Рослини здатні із неорганічних речовин (вуглекислий газ і вода) синтезувати органічний цукор.

Прозорість

Ця анімація пояснює прозорість і непрозорість, принцип радіографії та світло-поглинаючі властивості матеріалів.

Added to your cart.