Свойства жидкости. Поверхностные эффекты Сила поверхностного натяжения

Силы, действующие на молекулу, находящуюся внутри жидкости, в среднем уравновешены. В то же время результирующая сила, действующая на молекулу в пограничном слое, не равна нулю и направлена внутрь жидкости. Поэтому для увеличения размера поверхности (т. е. для увеличения количества молекул, находящихся в поверхностном слое) требуется совершить некоторую работу.

Работа, необходимая для того, чтобы квазистатически и изотермически увеличить площадь поверхности жидкости на единицу при сохранении ее объема неизменным, называется коэффициентом поверхностного натяжения s. Коэффициент s всегда положителен: s > 0. Из этого условия следует, что площадь поверхности двух сред всегда принимает наименьшее из возможных значе­ний. Так, мыльный пузырь принимает шарообразную форму, поскольку при определенном значении объема минимальной площадью поверхности из всех возможных форм обладает шар.

На линию, ограничивающую поверхность, действует сила (сила поверхностного натяжения), направленная внутрь жидкости.

Величина этой силы:

где (l — длина линии.

На рис. изображена сила поверхностного натяжения, действующая на границу пленки жидкости, натянутой на каркас.

Коэффициент поверхностного натяжения характеризует два граничащих вещества и будет различным для разных пар веществ.