Поверхневий натяг

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 описред. 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 поверхнеюред. 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.

Термодинамікаред. 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 рідинред. код

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

Сигма=Fпр/s

Див. такожред. код

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

Літератураред. 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 фільмиред. код

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

Приміткиред. код