Чем отличаются жидкости от газов и от твёрдых тел?
Жидкости занимают промежуточное положение между твёрдыми телами и газами. В отличие от твёрдых тел, они не имеют собственной формы, а принимают форму сосуда, в который их налили. Однако, в отличие от газов, жидкости сохраняют свой объём. Газы не только не имеют собственной формы, но и легко сжимаются, заполняя весь предоставленный им объём.
Возьмите стальные иголки разной толщины и аккуратно положите их на поверхность воды. Объясните, почему некоторые иголки не тонут, хотя плотность стали больше плотности воды.
Иголки не сразу тонут из-за явления поверхностного натяжения. Вода образует на своей поверхности плёнку, способную выдерживать небольшой вес, если иголку аккуратно уложить, не нарушая её. Это происходит потому, что молекулы воды на поверхности сильнее притягиваются друг к другу, создавая дополнительное натяжение, которое удерживает лёгкие предметы. Однако, если иголку бросить в воду резко, она сразу утонет, так как поверхность будет нарушена.
Подумайте, как влияет на поверхностное натяжение воды растворение в ней мыла или стирального порошка.
Мыло и стиральный порошок снижают поверхностное натяжение воды. Они разрушают связи между молекулами на поверхности, уменьшая натяжение и облегчая смачивание поверхностей. Именно поэтому мыльная вода лучше проникает в ткани и смывает грязь.
1. Каков физический смысл коэффициента поверхностного натяжения?
Этот коэффициент показывает, какую силу нужно приложить, чтобы увеличить площадь поверхности жидкости. Он измеряется в ньютонах на метр (Н/м) и зависит от природы жидкости и температуры.
2. Чему равна работа силы поверхностного натяжения при увеличении площади поверхности жидкости на ΔS?
Работа силы поверхностного натяжения определяется по формуле: A = σ * ΔS, где σ — коэффициент поверхностного натяжения, а ΔS — изменение площади поверхности.
3. Как можно изменить коэффициент поверхностного натяжения жидкости?
Этот коэффициент уменьшается при добавлении в жидкость поверхностно-активных веществ (мыла, спирта, моющих средств). Также его можно изменить, нагревая жидкость: с повышением температуры коэффициент уменьшается, так как связи между молекулами ослабевают.