Să investigăm dependența forței de întindere de suprafață de lungimea liniei care separă suprafața unui lichid și a unui solid.
Pentru aceasta, folosim o instalație care constă dintr-un dinamometru sensibil și o cuvă cu un lichid.
Vom atașa alternativ cabluri de diferite lungimi la arcul dinamometrului și vom măsura forța necesară pentru a detașa aceste fire de pe suprafața lichidului.
Experimentele arată că forța de tensiune superficială este direct proporțională cu lungimea liniei care separă suprafața lichidului și corpul de contactul cu acesta.
Rezultatul experimentelor poate fi exprimat prin ecuația: F = σ L 0.
L 0 = 2 L. Deoarece filmul are două suprafețe.
Cantitatea fizică, egală cu raportul dintre forța de suprafață și lungimea conturului suprafeței libere a lichidului, se numește coeficientul de tensiune superficială a lichidului.
Pentru a obține unitatea tensiunii superficiale, acesta trebuie să fie exprimată de formula care arată relația stabilită în experiment, iar ca rezultat unitatea de alimentare substitut expresie - 1 H și lungime - 1 m obține .:
Coeficientul de tensiune superficială a lichidului arată forța tensiunii superficiale care acționează pe unitatea de lungime a conturului suprafeței libere a lichidului.
Deoarece o forță acționează asupra corpurilor de pe stratul de suprafață al lichidului către corpuri și sub acțiunea acestei forțe se pot deplasa, executând lucrări, suprafața lichidului are o anumită exces de energie față de straturile interioare. Vom încerca să aflăm de ce și cum depinde această energie.
Să luăm un dreptunghi de sârmă cu o singură bandă mobilă și să o lăsăm în apă cu săpun. Filmul format pe cadru este scurtat și trage bara. Vom atârna o greutate mică pe bara transversală, ridicându-o astfel încât să echilibreze forța care trage bara în sus. După aceea, creșteți ușor greutatea greutăților. Suprafața filmului începe să crească continuu. În acest sens, procesul de întindere al unui film de săpun este fundamental diferit de procesul de întindere a unui film de cauciuc. Aceasta din urmă necesită mai multă putere pentru o întindere mai mare.
Dacă, sub acțiunea forței F, traversa mobilă este deplasată cu o distanță x. se va efectua lucrarea A. Suprafața lichidului va crește cu S = 2 Lx (suprafața este bidirecțională). Astfel, A
2 Lx. Deoarece lucrarea este egală cu schimbarea energiei, excesul de energie al stratului de suprafață al lichidului este direct proporțional cu aria acestui strat: E = σ S.
Pe baza acestei dependențe, semnificația fizică a coeficientului de tensiune superficială poate fi suplimentată.
Ea arată cum excesul de energie al stratului de suprafață al unui lichid dintr-o zonă a unității este egal cu.
În consecință, este posibil să se obțină o unitate de coeficient de tensiune de suprafață:
Trimiteți-le prietenilor: