თხევადი არის მატერიის საერთო მდგომარეობა, შუალედური აირისა და მყარს შორის, ამიტომ მას აქვს როგორც აირისებრი, ასევე მყარი ნივთიერებების თვისებები. სითხეებს, ისევე როგორც მყარ ნივთიერებებს, აქვთ გარკვეული მოცულობა და გაზების მსგავსად, ისინი იღებენ იმ ჭურჭლის ფორმას, რომელშიც ისინი მდებარეობს. გაზის მოლეკულები პრაქტიკულად არ არის ერთმანეთთან დაკავშირებული მოლეკულური ურთიერთქმედების ძალებით. ამ შემთხვევაში, გაზის მოლეკულების თერმული მოძრაობის საშუალო ენერგია ბევრად აღემატება საშუალო პოტენციურ ენერგიას მათ შორის მიზიდულობის ძალების გამო, ამიტომ გაზის მოლეკულები იფანტება სხვადასხვა მიმართულებით და აირი იკავებს მისთვის მიწოდებულ მთელ მოცულობას. .

მყარ და თხევად სხეულებში მოლეკულებს შორის მიზიდულობის ძალები უკვე მნიშვნელოვანია და ინარჩუნებს მოლეკულებს ერთმანეთისგან გარკვეულ მანძილზე. ამ შემთხვევაში, მოლეკულების ქაოტური თერმული მოძრაობის საშუალო ენერგია ნაკლებია საშუალო პოტენციურ ენერგიაზე ინტერმოლეკულური ურთიერთქმედების ძალების გამო და ეს არ არის საკმარისი მოლეკულებს შორის მიზიდულობის ძალების დასაძლევად, ამიტომ მყარ და სითხეებს აქვთ გარკვეული მოცულობა.

სითხეების რენტგენის დიფრაქციულმა ანალიზმა აჩვენა, რომ თხევადი ნაწილაკების განლაგების ბუნება შუალედურია გაზსა და მყარს შორის. აირებში მოლეკულები მოძრაობენ შემთხვევით, ამიტომ მათ ურთიერთგანლაგებაში არ არსებობს ნიმუში. მყარი ნივთიერებებისთვის ე.წ შორ მანძილზე შეკვეთანაწილაკების განლაგებაში, ე.ი. მათი მოწესრიგებული მოწყობა, მეორდება დიდ დისტანციებზე. სითხეებში ე.წ მოკლე დიაპაზონის შეკვეთანაწილაკების განლაგებაში, ე.ი. მათი მოწესრიგებული განლაგება, მეორდება ატომთაშორისთან შედარებით დისტანციებზე.

სითხის თეორია დღემდე არ არის სრულად განვითარებული. სითხეში თერმული მოძრაობა აიხსნება იმით, რომ თითოეული მოლეკულა გარკვეული დროით ირხევა გარკვეული წონასწორობის პოზიციის ირგვლივ, რის შემდეგაც იგი გადახტება ახალ პოზიციაზე, რომელიც არის ატომთაშორისი მანძილის მანძილი საწყისიდან. ამრიგად, სითხის მოლეკულები საკმაოდ ნელა მოძრაობენ სითხის მასაში და დიფუზია გაცილებით ნელა ხდება, ვიდრე აირებში. სითხის ტემპერატურის მატებასთან ერთად მკვეთრად იზრდება რხევითი მოძრაობის სიხშირე, იზრდება მოლეკულების მობილურობა, რაც სითხის სიბლანტის დაქვეითების მიზეზია.

მიმზიდავი ძალები მოქმედებს სითხის თითოეულ მოლეკულაზე მიმდებარე მოლეკულების მხრიდან, სწრაფად მცირდება მანძილით, ამიტომ, გარკვეული მინიმალური მანძილიდან დაწყებული, მოლეკულებს შორის მიზიდულობის ძალები შეიძლება უგულებელყოთ. ეს მანძილი (დაახლოებით 10 -9 მ) ე.წ მოლეკულური მოქმედების რადიუსი რ , და რადიუსის სფერო r-მოლეკულური მოქმედების სფერო.

აირჩიეთ მოლეკულა სითხის შიგნით მაგრამდა დახაზეთ რადიუსის სფერო მის გარშემო რ(ნახ.10.1). განმარტების მიხედვით საკმარისია მოცემულ მოლეკულაზე მოქმედების გათვალისწინება მხოლოდ იმ მოლეკულების, რომლებიც სფეროს შიგნით არიან.

სურ.10.1. მოლეკულური მოქმედება. ძალები, რომლითაც ეს მოლეკულები მოქმედებენ მოლეკულაზე მაგრამ,მიმართულია სხვადასხვა მიმართულებით და, საშუალოდ, კომპენსირებულია, ამიტომ სხვა მოლეკულებიდან სითხის შიგნით მოლეკულაზე მოქმედი ძალა ნულის ტოლია. სიტუაცია განსხვავებულია, თუ მოლეკულა, მაგალითად, მოლეკულა AT,მდებარეობს ზედაპირიდან დაშორებით რ.ამ შემთხვევაში მოლეკულური მოქმედების სფერო მხოლოდ ნაწილობრივ მდებარეობს სითხის შიგნით. ვინაიდან მოლეკულების კონცენტრაცია სითხეზე მდებარე გაზში მცირეა მათ კონცენტრაციასთან შედარებით სითხეში, შედეგად მიღებული ძალა ფზედაპირული ფენის თითოეულ მოლეკულაზე მიმართული არ არის ნულის ტოლი და მიმართულია სითხის შიგნით. ამრიგად, ზედაპირული ფენის ყველა მოლეკულის შედეგად მიღებული ძალები ახდენენ ზეწოლას სითხეზე, ე.წ მოლეკულური(ან შიდა).მოლეკულური წნევა არ მოქმედებს სითხეში მოთავსებულ სხეულზე, რადგან ეს გამოწვეულია მხოლოდ სითხის მოლეკულებს შორის მოქმედი ძალებით.

თხევადი ნაწილაკების მთლიანი ენერგია არის მათი ქაოტური თერმული მოძრაობის ენერგიის ჯამი და პოტენციური ენერგიის ჯამი ინტერმოლეკულური ურთიერთქმედების ძალებით. მოლეკულის სითხის სიღრმიდან ზედაპირულ ფენაზე გადასატანად სამუშაო უნდა დაიხარჯოს. ეს სამუშაო კეთდება მოლეკულების კინეტიკური ენერგიის ხარჯზე და მიდის მათი პოტენციური ენერგიის გაზრდაზე. ამრიგად, სითხის ზედაპირული ფენის მოლეკულებს უფრო დიდი პოტენციური ენერგია აქვთ, ვიდრე სითხის შიგნით მოლეკულებს. ამ დამატებით ენერგიას, რომელსაც ფლობენ მოლეკულები სითხის ზედაპირულ ფენაში ე.წ ზედაპირის ენერგია,პროპორციულია Δ ფენის ფართობისა ს:

Δ ვ=σ Δ ს,(10.1)

სადაც σ - ზედაპირული დაძაბულობის კოეფიციენტი, განისაზღვრება როგორც ზედაპირის ენერგიის სიმკვრივე.

ვინაიდან წონასწორობის მდგომარეობას ახასიათებს მინიმალური პოტენციური ენერგია, სითხე, გარეგანი ძალების არარსებობის შემთხვევაში, მიიღებს ისეთ ფორმას, რომ მოცემული მოცულობისთვის ჰქონდეს მინიმალური ზედაპირი, ე.ი. ბურთის ფორმა. ჰაერში შეჩერებულ უმცირეს წვეთებზე დაკვირვებით, ჩვენ ვხედავთ, რომ მათ ნამდვილად აქვთ ბურთულების ფორმა, მაგრამ გარკვეულწილად დამახინჯებული სიმძიმის ძალების მოქმედების გამო. უწონობის პირობებში ნებისმიერი სითხის წვეთს (მიუხედავად მისი ზომისა) აქვს სფერული ფორმა, რაც ექსპერიმენტულად დადასტურდა კოსმოსურ ხომალდზე.

ასე რომ, სითხის სტაბილური წონასწორობის პირობა არის მინიმალური ზედაპირული ენერგია. ეს ნიშნავს, რომ მოცემული მოცულობის სითხეს უნდა ჰქონდეს ყველაზე მცირე ზედაპირის ფართობი, ე.ი. სითხე ამცირებს თავისუფალი ზედაპირის ფართობს. ამ შემთხვევაში, სითხის ზედაპირული ფენა შეიძლება შევადაროთ დაჭიმულ ელასტიურ ფილმს, რომელშიც მოქმედებს დაძაბულობის ძალები.

განვიხილოთ სითხის ზედაპირი, რომელიც შემოიფარგლება დახურული კონტურით. ზედაპირული დაძაბულობის ძალების მოქმედებით (ისინი მიმართულია ტანგენციურად სითხის ზედაპირზე და პერპენდიკულურად იმ კონტურის მონაკვეთზე, რომელზეც ისინი მოქმედებენ), სითხის ზედაპირი შეკუმშულია და განხილული კონტური გადაადგილდება. არჩეული ტერიტორიიდან მიმდებარე ტერიტორიებზე მოქმედი ძალები ასრულებენ სამუშაოს:

Δ A=fΔ ლΔ x,

სადაც f=F/Δ ლ -ზედაპირული დაძაბულობის ძალა, მოქმედებს თხევადი ზედაპირის კონტურის სიგრძის ერთეულზე. ჩანს, რომ Δ ლΔ x= Δ ს, იმათ.

Δ A=f∆S.

ეს სამუშაო კეთდება ზედაპირის ენერგიის შემცირებით, ე.ი.

Δ Α =Δ ვ.

გამონათქვამების შედარებიდან ჩანს, რომ

ანუ, ზედაპირული დაძაბულობის კოეფიციენტი σ უდრის ზედაპირული დაძაბულობის ძალას კონტურის სიგრძის ერთეულზე, რომელიც ზღუდავს ზედაპირს. ზედაპირული დაძაბულობის ერთეულია ნიუტონი მეტრზე (N/m) ან ჯოული კვადრატულ მეტრზე (J/m2). სითხეების უმეტესობას 300K ტემპერატურაზე აქვს 10 -2 -10 -1 N/m რიგის ზედაპირული დაძაბულობა. ზედაპირული დაძაბულობა მცირდება ტემპერატურის მატებასთან ერთად, რადგან თხევადი მოლეკულებს შორის საშუალო მანძილი იზრდება.

ზედაპირული დაძაბულობა არსებითად დამოკიდებულია სითხეებში არსებულ მინარევებისაგან , სითხეებს, რომლებიც ამცირებენ ზედაპირულ დაძაბულობას, ეწოდება ზედაპირულად აქტიური ნივთიერებები (სურფაქტანტები).საპონი წყლისთვის ყველაზე ცნობილი ზედაპირულად აქტიური ნივთიერებაა. ეს მნიშვნელოვნად ამცირებს მის ზედაპირულ დაძაბულობას (დაახლოებით 7,5 10-დან -2 4,5-მდე 10 -2 ნ/მ). ზედაპირული აქტიური ნივთიერებები, რომლებიც აქვეითებენ წყლის ზედაპირულ დაძაბულობას, ასევე არის ალკოჰოლები, ეთერები, ზეთი და ა.შ.

არსებობს ნივთიერებები (შაქარი, მარილი), რომლებიც ზრდის სითხის ზედაპირულ დაძაბულობას იმის გამო, რომ მათი მოლეკულები ურთიერთქმედებენ სითხის მოლეკულებთან უფრო ძლიერად, ვიდრე სითხის მოლეკულები ურთიერთქმედებენ ერთმანეთთან.

მშენებლობაში ზედაპირულად აქტიური ნივთიერებები გამოიყენება ხსნარების მოსამზადებლად, რომლებიც გამოიყენება არახელსაყრელ ატმოსფერულ პირობებში მოქმედი ნაწილებისა და სტრუქტურების დასამუშავებლად (მაღალი ტენიანობა, ამაღლებული ტემპერატურა, მზის რადიაციის ზემოქმედება და ა.შ.).

დასველების ფენომენი

პრაქტიკიდან ცნობილია, რომ წყლის წვეთი ვრცელდება მინაზე და იღებს ნახ. 10.2-ზე გამოსახულ ფორმას, ხოლო ვერცხლისწყალი იმავე ზედაპირზე იქცევა გარკვეულწილად გაბრტყელ წვეთად. პირველ შემთხვევაში ნათქვამია, რომ სითხე დასველებსმყარი ზედაპირი, მეორეში - არ სველდებამისი. დამსველება დამოკიდებულია კონტაქტში მყოფი მედიის ზედაპირული ფენების მოლეკულებს შორის მოქმედი ძალების ბუნებაზე. დამატენიანებელი სითხისთვის, სითხისა და მყარის მოლეკულებს შორის მიზიდულობის ძალები უფრო დიდია, ვიდრე თავად სითხის მოლეკულებს შორის და სითხე იზრდება.

მყარ სხეულთან კონტაქტის ზედაპირი. დაუსველებელი სითხისთვის, სითხისა და მყარის მოლეკულებს შორის მიზიდულობის ძალები ნაკლებია, ვიდრე სითხის მოლეკულებს შორის და სითხე მიდრეკილია შეამციროს მყართან კონტაქტის ზედაპირი.

სამი ზედაპირული დაძაბულობის ძალა გამოიყენება სამი მედიის კონტაქტის ხაზზე (0 წერტილი არის მისი გადაკვეთა ნახატის სიბრტყესთან), რომლებიც მიმართულია ტანგენციურად შესაბამისი ორი მედიის საკონტაქტო ზედაპირზე. ეს ძალები, შეხების ხაზის სიგრძის ერთეულზე, უდრის შესაბამის ზედაპირულ დაძაბულობას σ 12 , σ 13 , σ 23 . ინექცია θ თხევადი და მყარი ზედაპირის ტანგენტებს შორის ეწოდება კიდეების კუთხე.წვეთების წონასწორობის პირობაა ტოლობა ნულის მიმართ ზედაპირული დაძაბულობის ძალების პროექციების ჯამის ტოლობა ზედაპირის ზედაპირზე ტანგენტის მიმართულებაზე, ე.ი.

–σ 13 + σ 12 + σ 23 cos θ =0 (10.2)

cos θ =(σ 13 - σ 12)/σ 23 . (10.3)

ეს გამომდინარეობს იმ პირობით, რომ მნიშვნელობებიდან გამომდინარე, კონტაქტის კუთხე შეიძლება იყოს მწვავე ან ბლაგვი σ 13 და σ 12 . Თუ σ 13 >σ 12, შემდეგ cos θ >0 და კუთხე θ მკვეთრი, ე.ი. სითხე ასველებს მყარ ზედაპირს. Თუ σ 13 <σ 12, შემდეგ cos θ <0 и угол θ – ბლაგვი, ანუ სითხე არ სველებს მყარ ზედაპირს.

კონტაქტის კუთხე აკმაყოფილებს პირობას (10.3), თუ

(σ 13 - σ 12)/σ 23 ≤1.

თუ პირობა არ არის დაკმაყოფილებული, მაშინ სითხის წვეთი ნებისმიერი მნიშვნელობისთვის θ წონასწორობა არ შეიძლება. Თუ σ 13 >σ 12 +σ 23 , შემდეგ სითხე ვრცელდება მყარ ზედაპირზე, დაფარავს მას თხელი ფენით (მაგალითად, ნავთი შუშის ზედაპირზე), - გვაქვს სრული დატენიანება(ამ შემთხვევაში θ =0).

Თუ σ 12 >σ 13 +σ 23 , შემდეგ სითხე იკუმშება სფერულ წვეთად, იმ ზღვარში, რომელსაც აქვს მხოლოდ ერთი შეხების წერტილი მასთან (მაგალითად, წყლის წვეთი პარაფინის ზედაპირზე), - გვაქვს სრული დაუსველებელი(ამ შემთხვევაში θ =π).

დამსველება და არადასველება ფარდობითი ცნებებია, ე.ი. სითხე, რომელიც სველებს ერთ მყარ ზედაპირს, არ სველებს მეორეს. მაგალითად, წყალი ასველებს მინას, მაგრამ არ ასველებს პარაფინს; მერკური არ სველებს მინას, მაგრამ ასუფთავებს ლითონის ზედაპირებს.

ტექნოლოგიაში დიდი მნიშვნელობა ენიჭება დამსველებისა და დაუსველების მოვლენებს. მაგალითად, მადნის ფლოტაციური გამდიდრების მეთოდით (მადნის გამიჯვნა ნარჩენი ქანებიდან) წვრილად დაქუცმაცებული მადანი რხევა სითხეში, რომელიც ატენიანებს ნარჩენ ქანებს და არ ასველებს მადანს. ამ ნარევში ჰაერი იფეთქება, შემდეგ კი წყდება. ამავდროულად, სითხით დასველებული ქვის ნაწილაკები ძირში იძირება, ხოლო მინერალების მარცვლები ჰაერის ბუშტებს „ეწებება“ და ცურავს სითხის ზედაპირზე. ლითონების დამუშავებისას მათ ასველებენ სპეციალური სითხეებით, რაც აადვილებს და აჩქარებს ზედაპირულ დამუშავებას.

მშენებლობაში დატენიანების ფენომენი მნიშვნელოვანია თხევადი ნარევების მოსამზადებლად (სტუჩები, ღვეზელები, ნაღმტყორცნები აგურის დაგებისა და ბეტონის მოსამზადებლად). აუცილებელია, რომ ეს თხევადი ნარევები კარგად დაასველონ შენობის კონსტრუქციების ზედაპირები, რომლებზეც ისინი გამოიყენება. ნარევი კომპონენტების შერჩევისას მხედველობაში მიიღება არა მხოლოდ ნარევი-ზედაპირის წყვილების კონტაქტის კუთხეები, არამედ თხევადი კომპონენტების ზედაპირულად აქტიური თვისებები.

ზედაპირული დაძაბულობა აღწერს სითხის უნარს გაუძლოს მიზიდულობის ძალას. მაგალითად, მაგიდის ზედაპირზე წყალი წარმოიქმნება წვეთები, როდესაც წყლის მოლეკულები ერთმანეთს იზიდავს, რაც ეწინააღმდეგება მიზიდულობის ძალას. ზედაპირული დაძაბულობის წყალობით უფრო მძიმე საგნები, როგორიცაა მწერები, შეიძლება დაიჭიროს წყლის ზედაპირზე. ზედაპირული დაძაბულობა იზომება ძალით (N) გაყოფილი სიგრძის ერთეულზე (მ) ან ენერგიის რაოდენობაზე ერთეულ ფართობზე. ძალა, რომელთანაც წყლის მოლეკულები ურთიერთობენ (შეკრული ძალა) იწვევს დაძაბულობას, რის შედეგადაც წარმოიქმნება წყლის (ან სხვა სითხეების) წვეთები. ზედაპირის დაძაბულობის გაზომვა შესაძლებელია თითქმის ყველა სახლში ნაპოვნი რამდენიმე მარტივი ნივთით და კალკულატორით.

ნაბიჯები

როკერის დახმარებით

ჩაწერეთ ზედაპირული დაძაბულობის განტოლება.ამ ექსპერიმენტში ზედაპირული დაძაბულობის განსაზღვრის განტოლება შემდეგია: F = 2Sd, სად ფ- ძალა ნიუტონებში (N), ს- ზედაპირული დაძაბულობა ნიუტონებში მეტრზე (N/m), დარის ექსპერიმენტში გამოყენებული ნემსის სიგრძე. ჩვენ გამოვხატავთ ზედაპირულ დაძაბულობას ამ განტოლებიდან: S = F/2d.

• ძალა გამოითვლება ექსპერიმენტის ბოლოს.
• ექსპერიმენტის დაწყებამდე გამოიყენეთ სახაზავი ნემსის სიგრძის მეტრებში გასაზომად.

1. ააშენეთ პატარა როკერი.ამ ექსპერიმენტში ზედაპირული დაძაბულობის დასადგენად გამოიყენება როკერი და პატარა ნემსი, რომელიც ცურავს წყლის ზედაპირზე. აუცილებელია ყურადღებით განიხილოს როკერის მკლავის კონსტრუქცია, რადგან შედეგის სიზუსტე დამოკიდებულია მასზე. შეგიძლიათ გამოიყენოთ სხვადასხვა მასალა, მთავარია, რაიმე მყარიდან გააკეთოთ ჰორიზონტალური ზოლი: ხის, პლასტმასის ან სქელი მუყაოსგან.

   • განსაზღვრეთ ღეროს ცენტრი (მაგალითად, ჩალის ან პლასტმასის სახაზავი), რომლის გამოყენებასაც აპირებთ ჯვარედინად, და გაბურღეთ ან გააკეთეთ ხვრელი ამ ადგილას; ეს იქნება ჯვრის ზოლის საყრდენი წერტილი, რომელზეც ის თავისუფლად ბრუნავს. თუ თქვენ იყენებთ პლასტმასის ჩალას, უბრალოდ გახეხეთ იგი ქინძისთავით ან ლურსმნით.
   • გაბურღეთ ან გააკეთეთ ხვრელები ჯვრის ბოლოებში ისე, რომ ისინი იმავე მანძილზე იყვნენ ცენტრიდან. გაატარეთ ძაფები იმ ნახვრეტებში, რომლებზედაც დაკიდებთ საწონის ჭიქას და ნემსს.
   • საჭიროების შემთხვევაში, დაუჭირეთ როკერს წიგნები ან სხვა საგნები, რომლებიც საკმარისად ძლიერია იმისათვის, რომ ზოლი ჰორიზონტალურ მდგომარეობაში იყოს. აუცილებელია, რომ ჯვარი თავისუფლად ბრუნავდეს მის შუაში ჩარჩენილი ლურსმანის ან ღეროს გარშემო.

2. აიღეთ ალუმინის ფოლგის ნაჭერი და მოაყარეთ ყუთში ან თეფშზე.სულაც არ არის აუცილებელი, რომ ამ თეფშს სწორი კვადრატული ან მრგვალი ფორმა ჰქონდეს. თქვენ შეავსებთ მას წყლით ან სხვა წონით, ამიტომ დარწმუნდით, რომ მას შეუძლია წონაში გაუძლოს.

   • ჩამოკიდეთ ფოლგის ყუთი ან თეფში ზოლის ერთი ბოლოდან. თეფშის კიდეებზე გააკეთეთ პატარა ხვრელები და გადაუსვით ძაფი ისე, რომ თეფში ჯვარზე ჩამოკიდებული იყოს.

3. დაკიდეთ ნემსი ან ქაღალდის სამაგრი ჯვრის მეორე ბოლოდან ისე, რომ ჰორიზონტალური იყოს.მიამაგრეთ ნემსი ან ქაღალდის სამაგრი ჰორიზონტალურად ძაფზე, რომელიც კიდია ჯვრის ზოლის მეორე ბოლოდან. ექსპერიმენტის წარმატებისთვის აუცილებელია ნემსი ან ქაღალდის სამაგრი ზუსტად ჰორიზონტალურად განლაგდეს.

4. ალუმინის ფოლგის კონტეინერის დასაბალანსებლად მოათავსეთ რაღაც ზოლზე, როგორიცაა პლასტილინი. ექსპერიმენტის დაწყებამდე აუცილებელია დარწმუნდეთ, რომ ჯვარი ჰორიზონტალურად მდებარეობს. ფოლგის თეფში უფრო მძიმეა ვიდრე ნემსი, ამიტომ ზოლი გვერდით ჩამოვარდება. მიამაგრეთ საკმარისი პლასტილინი ჯვრის ზოლის მოპირდაპირე მხარეს ისე, რომ ის ჰორიზონტალური იყოს.

   • ამას ჰქვია დაბალანსება.

5. მოათავსეთ ჩამოკიდებული ნემსი ან ქაღალდის სამაგრი წყლის კონტეინერში.ეს ნაბიჯი დამატებით ძალისხმევას მოითხოვს ნემსის წყლის ზედაპირზე დასაყენებლად. დარწმუნდით, რომ ნემსი არ არის ჩაეფლო წყალში. შეავსეთ კონტეინერი წყლით (ან სხვა უცნობი ზედაპირული დაჭიმვის სითხით) და მოათავსეთ ჩამოკიდებული ნემსის ქვეშ ისე, რომ ნემსი პირდაპირ სითხის ზედაპირზე იყოს.

   • ამავდროულად, დარწმუნდით, რომ ნემსის დამჭერი თოკი ადგილზე რჩება და საკმარისად დაჭიმულია.

6. აწონეთ რამდენიმე ქინძისთავი ან წყლის მცირე რაოდენობის გაზომილი წვეთი მცირე სასწორზე.როკერზე არსებულ ალუმინის თეფშს დაუმატებთ ერთ ქინძისთავს ან წვეთ წყალს. ამ შემთხვევაში აუცილებელია ვიცოდეთ ზუსტი წონა, რომლითაც ნემსი ამოვა წყლის ზედაპირიდან.

   • დათვალეთ ქინძისთავები ან წვეთები წყლის რაოდენობა და აწონეთ ისინი.
   • განსაზღვრეთ ერთი ქინძისთავი ან წვეთი წყლის წონა. ამისათვის გაყავით მთლიანი წონა ქინძისთავების ან წვეთების რაოდენობაზე.
   • დავუშვათ, 30 ქინძისთავი იწონის 15 გრამს, შემდეგ 15/30 = 0,5, ანუ ერთი ქინძისთავი იწონის 0,5 გრამს.

7. დაამატეთ წყლის ქინძისთავები ან წვეთები ალუმინის ფოლგის თეფშში, სანამ ნემსი არ ჩამოიშლება წყლის ზედაპირიდან. თანდათან დაუმატეთ ერთი ქინძისთავი ან წვეთი წყალი. ყურადღებით დააკვირდით ნემსს, რათა არ გამოტოვოთ ის მომენტი, როდესაც დატვირთვის შემდეგი გაზრდის შემდეგ ის წყლიდან ამოვა. მას შემდეგ, რაც ნემსი ჩამოდის სითხის ზედაპირიდან, შეწყვიტე ქინძისთავები ან წვეთები წყლის დამატება.

   • დათვალეთ წყლის ქინძისთავების ან წვეთების რაოდენობა, რომლებმაც ნემსი აიღეს ჯვრის ზოლის მოპირდაპირე ბოლოში, რათა ჩამოსულიყო წყლის ზედაპირიდან.
   • ჩაწერეთ შედეგი.
   • გაიმეორეთ ექსპერიმენტი რამდენჯერმე (5 ან 6) ჯერ უფრო ზუსტი შედეგების მისაღებად.
   • გამოთვალეთ მიღებული შედეგების საშუალო მნიშვნელობა. ამისათვის შეკრიბეთ ქინძისთავები ან წვეთები ყველა ექსპერიმენტში და გაყავით ჯამი ექსპერიმენტების რაოდენობაზე.

8. კონვერტაციის რაოდენობა ქინძისთავები ძალა.ამისათვის გაამრავლეთ გრამის რაოდენობა 0,00981 ნ/გ-ზე. ზედაპირული დაძაბულობის გამოსათვლელად, თქვენ უნდა იცოდეთ ძალა, რომელიც საჭიროა ნემსის წყლის ზედაპირიდან ასაწევად. ვინაიდან წინა საფეხურზე დაითვალეთ ქინძისთავების წონა, სიმტკიცის დასადგენად საკმარისია ეს წონა გავამრავლოთ 0,00981 ნ/გ-ზე.

   • თეფშში მოთავსებული ქინძისთავების რაოდენობა გაამრავლეთ ერთი ქინძის წონაზე. მაგალითად, თუ ჩადებთ 5 ქინძისთავებს, რომელთა წონა თითო 0,5 გრამს შეადგენს, მათი საერთო წონა იქნება 0,5 გრამი/პინი = 5 x 0,5 = 2,5 გრამი.
   • გაამრავლეთ გრამების რაოდენობა 0,00981 ნ/გ ფაქტორზე: 2,5 x 0,00981 = 0,025 ნ.

9. მიღებული მნიშვნელობები ჩაანაცვლეთ განტოლებაში და იპოვეთ სასურველი მნიშვნელობა.ექსპერიმენტის დროს მიღებული შედეგების დახმარებით შესაძლებელია ზედაპირული დაძაბულობის დადგენა. უბრალოდ შეაერთეთ ნაპოვნი მნიშვნელობები და გამოთვალეთ შედეგი.

   • ვთქვათ, რომ ზემოთ მოცემულ მაგალითში ნემსის სიგრძეა 0,025 მეტრი. მნიშვნელობების განტოლებაში ჩართვისას მივიღებთ: S = F/2d = 0.025 N/(2 x 0.025) = 0.05 N/m. ამრიგად, სითხის ზედაპირული დაძაბულობა არის 0,05 ნ/მ.

სითხის მოლეკულები ურთიერთქმედებენ ერთმანეთთან მიზიდულობისა და მოგერიების ძალებით, რომლებიც შესამჩნევად ვლინდება მანძილზე r,ეწოდება მოლეკულური მოქმედების რადიუსი (რამდენიმე მოლეკულური დიამეტრის რიგითობით). სფეროს რადიუსი რმოლეკულური მოქმედების სფეროს უწოდებენ. თუ მოლეკულა ზედაპირულ ფენაშია, ანუ ის არის ზედაპირიდან r-ზე ნაკლები დაშორებით, მაშინ მიმდებარე მოლეკულების მიზიდულობის ძალების შედეგი მიმართულია სითხეში. მაშასადამე, მოლეკულის სითხის შიდა ნაწილიდან მის ზედაპირზე გადასასვლელად საჭიროა სამუშაოს შესრულება, რის შედეგადაც იზრდება ზედაპირის თავისუფალი ენერგია. თავისუფალი ზედაპირის ენერგიას სითხის ზედაპირის ერთეულზე ეწოდება ზედაპირული დაძაბულობის კოეფიციენტი:

სადაც A არის სამუშაო, რომელიც უნდა გაკეთდეს S-ით ზედაპირის ფართობის გასაზრდელად. SI სისტემაში ზედაპირული დაძაბულობის კოეფიციენტი (იზომება J/m2-ში.

წონასწორობის მდგომარეობაში, სისტემის თავისუფალი ენერგია მინიმალურია, ამიტომ სითხე, რომელიც თავისთვის დარჩა, მიდრეკილია შეამციროს მისი ზედაპირი. მოდით გონებრივად შევზღუდოთ ზედაპირის ფენის ნებისმიერი მონაკვეთი დახურულ კონტურზე. მასში მოქმედებენ ძალები, რომელსაც ეწოდება ზედაპირული დაძაბულობის ძალები, რომლებიც მიმართულია ზედაპირის პერპენდიკულარულ კონტურის მონაკვეთზე, რომელზეც ისინი მოქმედებენ. ზედაპირული დაძაბულობის კოეფიციენტი (ასევე შეიძლება განისაზღვროს, როგორც ძალა კონტურის სიგრძის ერთეულზე, რომელიც ზღუდავს ზედაპირს:

მისი საზომი ერთეული SI სისტემაში არის 1N/m (ტონონი მეტრზე = 1 ჯ/მ2, ან მილიტონა მეტრზე.

ზედაპირული დაძაბულობის კოეფიციენტი დამოკიდებულია სითხის ქიმიურ შემადგენლობაზე, საშუალებებზე, რომელთანაც ესაზღვრება და ტემპერატურაზე. მცირდება ტემპერატურის მატებასთან ერთად და ქრება კრიტიკულ ტემპერატურაზე.

თხევადი მოლეკულების ურთიერთქმედების სიძლიერედან გამომდინარე, მასთან შეხებაში მყოფი მყარი სხეულის ნაწილაკებთან, შესაძლებელია მყარი სხეულის თხევადი დატენიანება ან არდასველება. ორივე შემთხვევაში, სითხის ზედაპირი მყართან საზღვართან ახლოს არის მრუდი...

წყლის ზედაპირული დაძაბულობა სხვადასხვა ტემპერატურაზე

ზედაპირული დაძაბულობა (20°C-ზე)

სითხეების ზედაპირული დაძაბულობა

ნივთიერება	q, mN/m
გამდნარი ალუმინი (t=7000 0 C, c)	840
თხევადი აზოტი (t=-183 0 C,p)	6,2
აცეტონი (p)	24
წყალი (t=0 0 С, in)	75,6
წყალი (t=20 0 С, in)	72,8
წყალი (t=100 0 С, in)	58,8
წყალი (t=374.15 0 С, in)	0
გამდნარი ოქრო (t=1130 0 C, c)	1102
გლიცერინი (გ)	63
ნავთი (t=0 0 С, in)	29
ნავთი (in)	24
თხევადი ჟანგბადი (t=-183 0 C, c)	13,1
რძე (ში)	46
ზეთი (ში)	30
საპნის ხსნარი (in)	40
მერკური (n)	472
ტყვიის გამდნარი (t=350 0 C, c)	442
გამდნარი ვერცხლი (t=970 0 C, c)	930
ალკოჰოლი (t=0 0 C, in)	22
ეთერი (p)	17

წყალხსნარების ზედაპირული დაძაბულობა (დინებში/სმ)
კონვერტაცია SI-ზე: 1 დინი/სმ = 10 - 3 ნ/მ

ხსნადი	t, °C	შინაარსი, wt.%
		5	10	20	50
H2SO4	18	-	74,1	75,2	77,3
HNO3	20	-	72,7	71,1	65,4
NaOH	20	74,6	77,3	85,8	-
NaCl	18	74,0	75,5	-	-
Na2SO4	18	73,8	75,2	-	-
NaNO 3	30	72,1	72,8	74,4	79,8
KC1	18	73,6	74,8	77,3	-
KNO 3	18	73,0	73,6	75,0	-
K2CO3	10	75,8	77,0	79,2	106,4
NH3	18	66,5	63,5	59,3	-
NH4C1	18	73,3	74,5	-	-
NH4NO3	100	59,2	60,1	61,6	67,5
MgCl 2	18	73,8	-	-	-
CaCl2	18	73,7	-	-	-

თხევადი–ნივთიერება, რომელიც აგრეგაციის თხევად მდგომარეობაშია, რომელიც შუალედურ პოზიციას იკავებს მყარ და აირისებრ მდგომარეობებს შორის. სითხის მთავარი თვისება, რომელიც განასხვავებს მას აგრეგაციის სხვა მდგომარეობებში მყოფი ნივთიერებებისგან, არის უნარი შეუზღუდავად შეცვალოს ფორმა ტანგენციალური მექანიკური სტრესების გავლენის ქვეშ, თუნდაც თვითნებურად მცირე, მოცულობის პრაქტიკულად შენარჩუნებისას.

ზოგადი ინფორმაცია თხევადი მდგომარეობის შესახებ

თხევადი მდგომარეობა ჩვეულებრივ განიხილება მყარ და აირს შორის შუალედად: აირი არ ინარჩუნებს არც მოცულობას და არც ფორმას, ხოლო მყარი ინარჩუნებს ორივეს.

თხევადი სხეულების ფორმა შეიძლება მთლიანად ან ნაწილობრივ განისაზღვროს იმით, რომ მათი ზედაპირი ელასტიური მემბრანის მსგავსად იქცევა. ასე რომ, წყალი შეიძლება შეგროვდეს წვეთებით. მაგრამ სითხეს შეუძლია მიედინოს თუნდაც მისი უძრავი ზედაპირის ქვეშ და ეს ასევე ნიშნავს, რომ ფორმა (თხევადი სხეულის შიდა ნაწილების) არ არის დაცული.

სითხის მოლეკულებს არ აქვთ განსაზღვრული პოზიცია, მაგრამ ამავე დროს, მათთვის გადაადგილების სრული თავისუფლება არ არის ხელმისაწვდომი. მათ შორის არის მიზიდულობა, საკმარისად ძლიერი, რომ ახლოს იყოს.

თხევად მდგომარეობაში მყოფი ნივთიერება არსებობს გარკვეული ტემპერატურის დიაპაზონში, რომლის ქვემოთ ის გადადის მყარ მდგომარეობაში (ხდება კრისტალიზაცია ან გადაქცევა მყარ ამორფულ მდგომარეობაში - მინა), ზემოთ - აირისებრ მდგომარეობაში (ხდება აორთქლება). ამ ინტერვალის საზღვრები დამოკიდებულია წნევაზე.

როგორც წესი, თხევად მდგომარეობაში მყოფ ნივთიერებას აქვს მხოლოდ ერთი მოდიფიკაცია. (ყველაზე მნიშვნელოვანი გამონაკლისია კვანტური სითხეები და თხევადი კრისტალები.) ამიტომ, უმეტეს შემთხვევაში, სითხე არის არა მხოლოდ აგრეგაციის მდგომარეობა, არამედ თერმოდინამიკური ფაზა (თხევადი ფაზა).

ყველა სითხე ჩვეულებრივ იყოფა სუფთა სითხეებად და ნარევებად. სითხეების ზოგიერთ ნარევს სიცოცხლისთვის დიდი მნიშვნელობა აქვს: სისხლი, ზღვის წყალი და ა.შ. სითხეებს შეუძლიათ გამხსნელების როლი იმოქმედონ.

სითხეების ფიზიკური თვისებები

1 ).სითხე

სითხე სითხეების მთავარი თვისებაა. თუ წონასწორობაში მყოფი სითხის მონაკვეთზე გარე ძალა ვრცელდება, მაშინ სითხის ნაწილაკების ნაკადი ხდება იმ მიმართულებით, რომლითაც ეს ძალა გამოიყენება: სითხე მიედინება. ამრიგად, გაუწონასწორებელი გარე ძალების მოქმედებით, სითხე არ ინარჩუნებს ნაწილების ფორმას და შედარებით განლაგებას და, შესაბამისად, იღებს ჭურჭლის ფორმას, რომელშიც ის მდებარეობს.

პლასტმასის მყარისგან განსხვავებით, სითხეს არ აქვს გამოყოფის წერტილი: საკმარისია თვითნებურად მცირე გარეგანი ძალის გამოყენება სითხის გადინების მიზნით.

2).მოცულობის კონსერვაცია

სითხის ერთ-ერთი დამახასიათებელი თვისება ის არის, რომ მას აქვს გარკვეული მოცულობა (მუდმივი გარე პირობებში). სითხის მექანიკურად შეკუმშვა ძალიან რთულია, რადგან გაზისგან განსხვავებით, მოლეკულებს შორის ძალიან მცირე თავისუფალი სივრცეა. ჭურჭელში ჩასმული სითხეზე წარმოქმნილი წნევა გადაეცემა ამ სითხის მოცულობის თითოეულ წერტილს ცვლილების გარეშე (პასკალის კანონი მოქმედებს გაზებზეც). ეს ფუნქცია, ძალიან დაბალ შეკუმშვასთან ერთად, გამოიყენება ჰიდრავლიკურ მანქანებში.

სითხეები ჩვეულებრივ მატულობს მოცულობაში (ფართოვდება) გაცხელებისას და მცირდება მოცულობაში (კონტრაქტში) გაციებისას. თუმცა, არის გამონაკლისები, მაგალითად, წყლის კომპრესები გაცხელებისას ნორმალურ წნევაზე და ტემპერატურაზე დაახლოებით.

3).სიბლანტე

გარდა ამისა, სითხეებს (გაზების მსგავსად) ახასიათებთ სიბლანტე. იგი განისაზღვრება, როგორც უნარი, წინააღმდეგობა გაუწიოს ერთი ნაწილის მოძრაობას მეორესთან მიმართებაში - ანუ როგორც შიდა ხახუნის.

როდესაც სითხის მიმდებარე ფენები მოძრაობენ ერთმანეთთან შედარებით, გარდაუვალია მოლეკულების შეჯახება გარდა ამისა, თერმული მოძრაობის გამო. არის ძალები, რომლებიც ანელებენ მოწესრიგებულ მოძრაობას. ამ შემთხვევაში მოწესრიგებული მოძრაობის კინეტიკური ენერგია გარდაიქმნება სითბურ ენერგიად - მოლეკულების ქაოტური მოძრაობის ენერგიად.

ჭურჭელში არსებული სითხე, რომელიც მოძრაობაშია და თავისთვის დარჩა, თანდათან გაჩერდება, მაგრამ მისი ტემპერატურა მოიმატებს.

4).შერევა

შერევა არის სითხეების ერთმანეთში დაშლის უნარი. შერევადი სითხეების მაგალითი: წყალი და ეთილის სპირტი, შეურევადი სითხეების მაგალითი: წყალი და თხევადი ზეთი.

5).თავისუფალი ზედაპირის ფორმირება და ზედაპირის დაჭიმულობა

მოცულობის შენარჩუნების გამო, სითხეს შეუძლია შექმნას თავისუფალი ზედაპირი. ასეთი ზედაპირი არის მოცემული ნივთიერების ფაზების ინტერფეისი: ერთ მხარეს არის თხევადი ფაზა, მეორეზე - აირისებრი (ორთქლი) და, შესაძლოა, სხვა აირები, როგორიცაა ჰაერი.

თუ ერთი და იმავე ნივთიერების თხევადი და აირისებრი ფაზები კონტაქტშია, წარმოიქმნება ძალები, რომლებიც ამცირებენ ინტერფეისის არეალს - ზედაპირული დაძაბულობის ძალები. ინტერფეისი იქცევა როგორც ელასტიური მემბრანა, რომელიც მიდრეკილია შეკუმშვისკენ.

6).სიმკვრივის ტალღები

მიუხედავად იმისა, რომ სითხე ძალიან ძნელია შეკუმშვა, მისი მოცულობა და სიმკვრივე იცვლება წნევის ცვლილებისას. ეს არ ხდება მყისიერად; ასე რომ, თუ ერთი განყოფილება შეკუმშულია, მაშინ ასეთი შეკუმშვა სხვა მონაკვეთებზე გადადის დაგვიანებით. ეს ნიშნავს, რომ ელასტიურ ტალღებს, უფრო კონკრეტულად, სიმკვრივის ტალღებს, შეუძლიათ სითხის შიგნით გავრცელება. სიმკვრივესთან ერთად იცვლება სხვა ფიზიკური სიდიდეებიც, მაგალითად, ტემპერატურა.

თუ ტალღის გავრცელებისას სიმკვრივე მხოლოდ ოდნავ იცვლება, ასეთ ტალღას ბგერითი ტალღა ანუ ბგერა ეწოდება.

თუ სიმკვრივე საკმარისად ძლიერად იცვლება, მაშინ ასეთ ტალღას შოკის ტალღა ეწოდება. დარტყმის ტალღა აღწერილია სხვა განტოლებებით.

სიმკვრივის ტალღები სითხეში გრძივია, ანუ სიმკვრივე იცვლება ტალღის გავრცელების მიმართულებით. სითხეში არ არის განივი ელასტიური ტალღები ფორმის შეუნარჩუნებლობის გამო.

ელასტიური ტალღები სითხეში დროთა განმავლობაში იშლება, მათი ენერგია თანდათან გარდაიქმნება თერმულ ენერგიად. დემპინგის მიზეზებია სიბლანტე, „კლასიკური შთანთქმა“, მოლეკულური რელაქსაცია და სხვა. ამ შემთხვევაში მუშაობს ეგრეთ წოდებული მეორე, ანუ ნაყარი სიბლანტე - შიდა ხახუნი სიმკვრივის ცვლილებით. შესუსტების შედეგად დარტყმითი ტალღა გარკვეული დროის შემდეგ გარდაიქმნება ბგერით ტალღად.

სითხეში ელასტიური ტალღები ასევე ექვემდებარება გაფანტვას მოლეკულების შემთხვევითი თერმული მოძრაობით გამოწვეული არაერთგვაროვნებით.

სითხეების სტრუქტურა

მატერიის თხევადი მდგომარეობის ექსპერიმენტულმა კვლევებმა, რომელიც დაფუძნებულია რენტგენის სხივების და ნეიტრონული ნაკადების დიფრაქციაზე დაკვირვებაზე, როდესაც ისინი გადიან თხევად გარემოში, გამოავლინეს არსებობა. მოკლე დიაპაზონის შეკვეთა, ე.ი. გარკვეული წესრიგის არსებობა ნაწილაკების განლაგებაში მხოლოდ მცირე მანძილზე ნებისმიერი შერჩეული პოზიციიდან (სურ. 140).

მეზობელი ნაწილაკების ურთიერთგანლაგება სითხეებში მსგავსია მეზობელი ნაწილაკების მოწესრიგებული განლაგების კრისტალებში. თუმცა, სითხეებში ეს შეკვეთა შეინიშნება მხოლოდ მცირე მოცულობის შიგნით. დისტანციებზე: რომელიღაც არჩეული „ცენტრალური“ მოლეკულიდან, წესრიგი ირღვევა (ეს არის მოლეკულის ეფექტური დიამეტრი). სითხეებში ნაწილაკების განლაგების ასეთ წესრიგს მოკლე დიაპაზონის წესრიგს უწოდებენ. .

გრძელვადიანი წესრიგის არარსებობის გამო, სითხეები, რამდენიმე გამონაკლისის გარდა, არ ავლენენ კრისტალების დამახასიათებელ ანიზოტროპიას. ამ მიზეზით, სითხის სტრუქტურას ზოგჯერ უწოდებენ კვაზიკრისტალურ ან კრისტალურ მსგავსს. .

პირველად, სითხეების (განსაკუთრებით ლითონების დნობის) და კრისტალური მყარი ნივთიერებების ზოგიერთი თვისების მსგავსების იდეა გამოითქვა და შემდეგ განვითარდა საბჭოთა ფიზიკოსის ია.ი. ფრენკელის ნაშრომებში ჯერ კიდევ 1930-1940 წლებში. . ფრენკელის შეხედულებების თანახმად, რომლებმაც ახლა უკვე მიიღეს საყოველთაო აღიარება, ატომებისა და მოლეკულების თერმული მოძრაობა სითხეში შედგება არარეგულარული ვიბრაციებისგან, საშუალო სიხშირით, რომელიც ახლოს არის კრისტალურ სხეულებში ატომების ვიბრაციის სიხშირესთან. რხევის ცენტრი ამ შემთხვევაში განისაზღვრება მეზობელი ნაწილაკების ძალების ველით და გადაადგილებულია ამ ნაწილაკების გადაადგილებასთან ერთად.

გამარტივებული სახით, ასეთი თერმული მოძრაობა შეიძლება წარმოდგენილი იყოს, როგორც ნაწილაკების შედარებით იშვიათი გადახტომების სუპერპოზიცია ერთი დროებითი წონასწორობის პოზიციიდან მეორეზე და თერმული რხევები ნახტომებს შორის ინტერვალებში. თხევადი მოლეკულის „მჯდომარე“ ყოფნის საშუალო დრო გარკვეულ წონასწორულ პოზიციასთან ახლოს ე.წ. დასვენების დრო.დროის გასვლის შემდეგ, მოლეკულა იცვლის წონასწორობის ადგილს, გადახტება ახალ პოზიციაზე, რომელიც წინადან გამოყოფილია თავად მოლეკულების ზომის რიგის მანძილით. ამრიგად, მოლეკულა ნელა მოძრაობს სითხის შიგნით. ტემპერატურის მატებასთან ერთად, დრო მცირდება, იზრდება მოლეკულების მობილურობა, რაც იწვევს სითხეების სიბლანტის შემცირებას (სითხე იზრდება). Ya.I. Frenkel-ის ფიგურალური გამოხატვის თანახმად, მოლეკულები ტრიალებს სითხის მთელ მოცულობას, რაც იწვევს მომთაბარე ცხოვრების წესს, რომლის დროსაც მოკლევადიანი მოგზაურობები იცვლება დასახლებული ცხოვრების შედარებით გრძელი პერიოდებით.

ამორფული მყარი ნივთიერებები (მინა, ფისები, ბიტუმი და ა.შ.) შეიძლება მივიჩნიოთ ზეგაციებულ სითხეებად, რომელთა ნაწილაკებს ძალიან გაზრდილი სიბლანტის გამო შეზღუდული მობილურობა აქვთ.

თხევადი მდგომარეობის დაბალი მოწესრიგების გამო, სითხეების თეორია ნაკლებად განვითარებულია, ვიდრე აირებისა და კრისტალური მყარი ნივთიერებების თეორია. სითხის სრული თეორია ჯერ არ არსებობს.

სითხეების განსაკუთრებული სახეობაა ზოგიერთი ორგანული ნაერთი, რომელიც შედგება წაგრძელებული ან დისკის ფორმის მოლეკულებისგან, ან ე.წ. თხევადი კრისტალებისაგან. ასეთ სითხეებში მოლეკულებს შორის ურთიერთქმედება მიდრეკილია მოლეკულების გრძელი ღერძების გარკვეული თანმიმდევრობით გასწორებას. მაღალ ტემპერატურაზე თერმული მოძრაობა ხელს უშლის ამას და ნივთიერება ჩვეულებრივი სითხეა. კრიტიკულზე დაბალ ტემპერატურაზე სითხეში ჩნდება სასურველი მიმართულება და წარმოიქმნება შორ მანძილზე ორიენტაციის რიგი. სითხის ძირითადი მახასიათებლების, როგორიცაა სითხის შენარჩუნებისას, თხევად კრისტალებს აქვთ მყარი კრისტალების დამახასიათებელი თვისებები - მაგნიტური, ელექტრული და ოპტიკური თვისებების ანიზოტროპია. ეს თვისებები (თხევადობასთან ერთად) პოულობს უამრავ ტექნიკურ აპლიკაციებს, მაგალითად, ელექტრონულ საათებში, კალკულატორებში, მობილურ ტელეფონებში, ასევე პერსონალური კომპიუტერის მონიტორებში, ტელევიზორებში, როგორც ინდიკატორებს, დაფებს და ეკრანებს ციფრული, ანბანური და ანალოგური ინფორმაციის ჩვენებისთვის.

ზედაპირული დაძაბულობა

სითხეების ყველაზე საინტერესო თვისება არის არსებობა თავისუფალი ზედაპირი. ასოცირებულია სითხის ზედაპირთან უფასო ენერგიასითხის თავისუფალი ზედაპირის ფართობის პროპორციულია: . ვინაიდან იზოლირებული სისტემის თავისუფალი ენერგია მინიმუმამდეა მიდრეკილი, სითხე (გარე ველების არარსებობის შემთხვევაში) მიდრეკილია მიიღოს ისეთი ფორმა, რომელსაც აქვს მინიმალური ზედაპირის ფართობი. ამრიგად, სითხის ფორმის პრობლემა მცირდება იზოპერიმეტრიულ პრობლემამდე მოცემულ დამატებით პირობებში (საწყისი განაწილება, მოცულობა და ა.შ.). თავისუფალი წვეთი იღებს სფეროს ფორმას, თუმცა, უფრო რთულ პირობებში, თხევადი ზედაპირის ფორმის პრობლემა უკიდურესად რთული ხდება.

სითხე, აირებისგან განსხვავებით, არ ავსებს ჭურჭლის მთელ მოცულობას, რომელშიც ის არის ჩასხმული. სითხესა და გაზს (ან ორთქლს) შორის იქმნება ინტერფეისი, რომელიც განსაკუთრებულ პირობებშია სითხის დანარჩენ მასასთან შედარებით. სითხის სასაზღვრო ფენის მოლეკულები, მის სიღრმეში არსებული მოლეკულებისგან განსხვავებით, არ არის გარშემორტყმული იმავე სითხის სხვა მოლეკულებით ყველა მხრიდან. მეზობელი მოლეკულებიდან სითხის შიგნით ერთ-ერთ მოლეკულაზე მოქმედი მოლეკულური ურთიერთქმედების ძალები, საშუალოდ, ურთიერთკომპენსირებულია (ნახ. 141).

მაგრამ ყველა მოლეკულა, მათ შორის სასაზღვრო ფენის, უნდა იყოს წონასწორობის მდგომარეობაში. ეს წონასწორობა მიიღწევა ზედაპირის ფენის მოლეკულებსა და სითხის შიგნით მათ უახლოეს მეზობლებს შორის მანძილის გარკვეული შემცირების გამო. როდესაც მოლეკულებს შორის მანძილი მცირდება, წარმოიქმნება ამაღელვებელი ძალები. ზედაპირული ფენის მოლეკულები გარკვეულწილად უფრო მჭიდროდ არის შეფუთული და, შესაბამისად, მათ აქვთ პოტენციური ენერგიის დამატებითი რეზერვი შიდა მოლეკულებთან შედარებით. აქედან გამომდინარე, სითხის ზედაპირული ფენის მოლეკულებს აქვთ ჭარბი პოტენციური ენერგია სითხის შიგნით არსებულ მოლეკულებთან შედარებითთავისუფალ ენერგიას უდრის. .ამგვარად თხევადი ზედაპირის პოტენციური ენერგია მისი ფართობის პროპორციულია: .

მექანიკიდან ცნობილია, რომ სისტემის წონასწორობის მდგომარეობები შეესაბამება მისი პოტენციური ენერგიის მინიმალურ მნიშვნელობას, ე.ი. სითხის თავისუფალი ზედაპირი მიდრეკილია შეამციროს მისი ფართობი. სითხე იქცევა ისე, თითქოს ძალები მოქმედებენ მის ზედაპირზე ტანგენციურად, ამცირებენ (შეკუმშვას) ამ ზედაპირს. ეს ძალები ე.წ ზედაპირული დაძაბულობის ძალები .

მოდით ავირჩიოთ დახურული კონტური თხევადი ზედაპირზე. ამ წრეში მყოფი ყველა მოლეკულისთვის, ყველა ძალა ურთიერთდაბალანსებულია. თუმცა, კონტურის გასწვრივ მდებარე მოლეკულებისთვის, გარეთ მიმართული ძალები გარე ძალებია; ისინი პერიმეტრზე პერპენდიკულარულია და თხევადი ზედაპირის მიმართ. ეს ძალები, რომლებიც ჭიმავს ფილმს, არის ზედაპირული დაჭიმვის ძალები (სურ. 143).

ბრინჯი. 143.

ზედაპირული დაძაბულობის ძალა მიმართულია ტანგენციალურად სითხის ზედაპირზე, პერპენდიკულურად იმ კონტურის მონაკვეთზე, რომელზეც ის მოქმედებს და პროპორციულია ამ მონაკვეთის სიგრძისა.: .

ზედაპირული დაძაბულობის ძალების არსებობა თხევადი ზედაპირს ელასტიურ დაჭიმულ ფენას ჰგავს, ერთადერთი განსხვავებით, რომ ელასტიური ძალები ფილმში დამოკიდებულია მისი ზედაპირის ფართობზე (ე.ი. ფილმის დეფორმაციაზე) და ზედაპირული დაჭიმვის ძალებზე. არ არის დამოკიდებულისითხის ზედაპირის ფართობზე.

სიგრძისა და მანძილის კონვერტორი მასის კონვერტორი ნაყარი საკვების და საკვების მოცულობის კონვერტორი ფართობის კონვერტორი მოცულობის და რეცეპტის ერთეულების კონვერტორი ტემპერატურის კონვერტორი წნევის, დაძაბულობის, Young's Modulus Converter ენერგიისა და მუშაობის კონვერტორი სიმძლავრის კონვერტორი ძალის კონვერტორი დროის კონვერტორი წრფივი სიჩქარის კონვერტორი საწვავის წრფივი სიჩქარის კონვერტორი რიცხვების სხვადასხვა რიცხვების სისტემაში ინფორმაციის რაოდენობის საზომი ერთეულების გადამყვანი ვალუტის განაკვეთები ქალის ტანსაცმლისა და ფეხსაცმლის ზომები მამაკაცის ტანსაცმლისა და ფეხსაცმლის ზომები კუთხური სიჩქარის და ბრუნვის სიხშირის გადამყვანი აჩქარების გადამყვანი კუთხური აჩქარების გადამყვანი სიმკვრივის გადამყვანი სპეციფიკური მოცულობის გადამყვანი ინერციის მომენტის გადამყვანი ძალის გადამყვანი ბრუნვის გადამყვანი სპეციფიური კალორიული მნიშვნელობის გადამყვანი (მასით) ენერგიის სიმკვრივისა და სპეციფიკური კალორიული მნიშვნელობის გადამყვანი (მოცულობით) ტემპერატურის სხვაობის გადამყვანი კოეფიციენტის გადამყვანი თერმული გაფართოების კოეფიციენტის თერმორეზისტენტობის კონვერტორი თერმოგამტარობის კონვერტორი სპეციფიკური სითბოს სიმძლავრის კონვერტორი ენერგიის ექსპოზიცია და რადიაციული სიმძლავრის გადამყვანი სითბოს ნაკადის სიმკვრივის კონვერტორი სითბოს გადაცემის კოეფიციენტის კონვერტორი მოცულობის ნაკადის კონვერტორი მასის ნაკადის გადამყვანი მოლარული ნაკადის კონვერტორი მასის კონვერტორი მასის კონვერტორი კინემატიკური სიბლანტის კონვერტორი ზედაპირის დაძაბულობის კონვერტორი ორთქლის გამტარიანობის კონვერტორი წყლის ორთქლის ნაკადის სიმკვრივის კონვერტორი ხმის დონის კონვერტორი მიკროფონის მგრძნობელობის კონვერტორი ხმის წნევის დონე (SPL) კონვერტორი ხმის წნევის დონის კონვერტორი არჩევით რეფერენციული წნევის სიკაშკაშის კონვერტორი სიხშირის კონვერტორი სიხშირის კონვერტორი სინათლის ინტენსივობის კონვერტორი სიმძლავრე დიოპტრიებში და ფოკუსურ სიგრძეში მანძილის სიმძლავრე დიოპტრიებში და ლინზების გადიდებაში (×) ელექტრული დამუხტვის კონვერტორი წრფივი მუხტის სიმკვრივის კონვერტორი ზედაპირის მუხტის სიმკვრივის კონვერტორი მოცულობითი დამუხტვის სიმკვრივის კონვერტორი ელექტრული დენის კონვერტორი ხაზოვანი დენის სიმკვრივის კონვერტორი ზედაპირის დენის სიმკვრივის კონვერტორი ელექტრული დენის სიმკვრივის კონვერტორი ელექტრული ელექტრული კონვერტორი წინააღმდეგობის ელექტრული გამტარობის კონვერტორი ელექტრული გამტარობის კონვერტორი ტევადობის ინდუქციურობის კონვერტორი აშშ მავთულის გამტარობის კონვერტორი დონეები dBm (dBm ან dBm), dBV (dBV), ვატი და ა.შ. ერთეულები მაგნიტურმოძრავი ძალის გადამყვანი მაგნიტური ველის სიძლიერის გადამყვანი მაგნიტური ნაკადის გადამყვანი მაგნიტური ინდუქციური გადამყვანი რადიაცია. მაიონებელი გამოსხივების შთანთქმის დოზის სიჩქარის გადამყვანი რადიოაქტიურობა. რადიოაქტიური დაშლის კონვერტორი რადიაცია. ექსპოზიციის დოზის გადამყვანი რადიაცია. აბსორბირებული დოზის კონვერტორი ათწილადი პრეფიქსი კონვერტორი მონაცემთა გადაცემის ტიპოგრაფია და გამოსახულების დამუშავების ერთეული კონვერტორი ხე-ტყის მოცულობის ერთეულის კონვერტორი ქიმიური ელემენტების მოლური მასის პერიოდული ცხრილის გამოთვლა D.I. Mendeleev

Საწყისი ღირებულება

კონვერტირებული ღირებულება

ნიუტონი მეტრზე მილინიუტონი მეტრზე გრამ-ძალა სანტიმეტრზე დინი თითო სანტიმეტრზე ერგ კვადრატულ სანტიმეტრზე ერგ კვადრატულ მილიმეტრ ფუნტზე ინჩზე ფუნტი ძალა ინჩზე

ელექტრული ველის სიძლიერე

მეტი ზედაპირული დაძაბულობის შესახებ

Ზოგადი ინფორმაცია

ზედაპირული დაძაბულობა არის სითხის თვისება, წინააღმდეგობა გაუწიოს მასზე მოქმედ ძალას. სხვა სითხეებთან შედარებით, ზედაპირული დაძაბულობა წყალიერთ-ერთი ყველაზე მაღალი. წყლის ეს თვისება განპირობებულია მისი მოლეკულური სტრუქტურით, რის გამოც მოლეკულებს შორის ბმები ბევრად უფრო ძლიერია, ვიდრე სხვა სითხეებში.

ზედაპირული დაძაბულობა დამოკიდებულია თავად სითხეზე და მის მოლეკულურ სტრუქტურაზე, ასევე იმაზე, თუ რა მასალასთან არის ეს სითხე კონტაქტში. როდესაც საქმე ეხება ზედაპირულ დაძაბულობას ცხოველთა სამყაროში და ბევრ სხვა მაგალითში ქვემოთ, ჩვეულებრივ განიხილება წყლის ჰაერის სისტემა ან სხვადასხვა ნივთიერებების წყალხსნარები, რადგან ეს არის ყველაზე გავრცელებული სისტემები, რომლებიც გვხვდება ბუნებაში.

ზედაპირის დაძაბულობის გამოთვლები

წყლის ზედაპირის ფართობის გასაზრდელად, ანუ ამ ზედაპირის გასაჭიმად, საჭიროა მექანიკური სამუშაოების შესრულება ზედაპირული დაძაბულობის ძალების დასაძლევად. თუ სხვა გარე ძალები არ არის გამოყენებული სითხეზე, ის მიდრეკილია მიიღოს ისეთი ფორმა, რომელშიც ამ სითხის ზედაპირის ფართობი მინიმალურია. როგორც ქვემოთ დავინახავთ, ყველაზე ოპტიმალური ფორმა სფეროა. ნულოვანი სიმძიმის პირობებში სითხე ნამდვილად იღებს ბურთის ფორმას. ზედაპირული დაძაბულობის პოტენციური ენერგია გამოიხატება ფორმულით:

სერფინგი = σ ს

Აქ σ არის ზედაპირული დაძაბულობის კოეფიციენტი და სარის სითხის მთლიანი ფართობი. ეს ფორმულა ასევე შეიძლება გამოიხატოს შემდეგნაირად:

σ = surf/S

როგორც ამ ფორმულიდან ჩანს, ზედაპირული დაძაბულობის კოეფიციენტი σ გამოიხატება ჯოულებში კვადრატულ მეტრზე (J/m² = N/m). ანუ, სითხის მუდმივ ტემპერატურაზე ზედაპირული დაძაბულობის კოეფიციენტი უდრის სამუშაოს, რომელიც უნდა გაკეთდეს სითხის ზედაპირის გასაზრდელად ერთეულ ფართობზე. შეგახსენებთ, რომ ჯოული უდრის ნიუტონს გამრავლებული მეტრზე და ვიღებთ ზედაპირული დაძაბულობის საზომ სხვა ერთეულს - ნიუტონს მეტრზე (N/m).

ტერმინოლოგიის შესახებ

ზედაპირული დაძაბულობა არ ხდება მხოლოდ ჰაერ-თხევადი სისტემებში. ყველაზე ხშირად, როდესაც ადამიანები საუბრობენ სიგრძის ძალაზე, ისინი გულისხმობენ ზედაპირულ დაძაბულობას თხევადი აირის სისტემებში. ზოგჯერ საუბარია თხევად-თხევად სისტემებზე, რომლებსაც ასევე აქვთ ზედაპირული დაძაბულობა. თხევად-თხევადი სისტემის მაგალითი, რომელშიც შეგვიძლია ვისაუბროთ ზედაპირულ დაძაბულობაზე, არის ლავის ნათურები. როდესაც ნათურა გამორთულია, მასში არსებული პარაფინი მყარ მდგომარეობაშია, მაგრამ ჩართვისას თბება, დნება და ამოდის, რადგან გახურებულ მდგომარეობაში პარაფინი უფრო მსუბუქია ვიდრე სითხე, რომელშიც ის მდებარეობს. , ხოლო ცივ მდგომარეობაში უფრო მძიმეა.

ზედაპირის დაჭიმვის მექანიზმი

სითხეში თითოეული მოლეკულა მოქმედებს მიმდებარე მოლეკულებზე გარკვეული ძალით. შესაბამისად, თითოეულ მოლეკულაზე მოქმედებს არაერთი ძალა სხვადასხვა მიმართულებიდან სხვა მოლეკულების მხრიდან. ამ ძალების მოქმედება მოლეკულებს შორის ნაჩვენებია ილუსტრაციაში. ეს ძალები წარმოიქმნება იმის გამო, რომ წყალბადის და ჟანგბადის ატომები, რომლებიც ქმნიან წყალს, ერთმანეთს იზიდავს მუხტების განსხვავების გამო (ჟანგბადის უარყოფითი მუხტი იზიდავს წყალბადის დადებით მუხტს). ეს ძალები უბიძგებენ მოლეკულებს სხვადასხვა მიმართულებით, ერთმანეთისკენ.

ნივთიერების ზედაპირზე მოლეკულებთან სიტუაცია ცოტა განსხვავებულია, რადგან იმ ძალის სიდიდე, რომლითაც ჰაერის მოლეკულები მოქმედებენ წყლის მოლეკულებზე, გაცილებით ნაკლებია, ვიდრე ძალა, რომლითაც წყლის მოლეკულები მოქმედებენ ერთმანეთზე. როგორც ილუსტრაციიდან ჩანს, სითხის ზედაპირზე მოლეკულებზე მოქმედი ძალები ნაკლებია, ვიდრე ნივთიერების შიგნით არსებული ყველა სხვა მოლეკულაზე მოქმედი ძალები. ამ მოლეკულებზე მოქმედი ძალები მოქმედებენ მათზე იმ მხარეებიდან, საიდანაც ისინი გარშემორტყმულია წყლის სხვა მოლეკულებით, მაგრამ არა ზედაპირიდან. ამის გამო, ზედაპირზე არსებული მოლეკულები სითხეში უფრო დიდი ძალით იზიდავს, ვიდრე ზედაპირისკენ. ამის გამო ზედაპირზე წყლის ბევრად უფრო "გამძლე" ფენა იქმნება. ზედაპირზე მოლეკულებზე მოქმედი ძალები იწვევს ზედაპირის შეკუმშვას, რათა მაქსიმალურად შემცირდეს ზედაპირის ფართობი. სხვა ობლიგაციებთან შედარებით, ამ ობლიგაციების გაწყვეტა გაცილებით რთულია.

ძალები, რომლებიც მოქმედებენ წყლის მოლეკულებზე, განსაზღვრავენ წყლის ორი თვისების არსებობას - ადჰეზიადა შეკრულობა. შეკრულობა არის ერთი და იმავე ნივთიერების მოლეკულების თვისება, რომ მიიზიდონ ერთმანეთი. როგორც წინა მაგალითებიდან დავინახეთ, წყლის მოლეკულები ძალზე შეკრულია. თანმიმდევრობის წყალობით შესაძლებელია ზედაპირული დაძაბულობა.

ადჰეზია, პირიქით, არის სხვადასხვა ნივთიერების ან მასალის მოლეკულების ერთმანეთის მიმართ მიზიდვის თვისება. მაგალითად, თუ სითხესა და ჭურჭელს შორის ადჰეზია მაღალია, მაშინ სითხე „ადის“ ჭურჭლის ზედაპირზე, ხოლო სითხის ცენტრში მდებარე ტერიტორია თავის ადგილზე რჩება. ეს ნათლად ჩანს შუშის ჭურჭელში წყლის მაგალითზე - წყლის ფორმირება ჩაზნექილი მენისკითუ ჩაასხით ვიწრო ჭურჭელში.

რა თქმა უნდა, ჩაზნექილი მენისკი წარმოიქმნება ნებისმიერ მინის ჭურჭელში, თუ ის ძალიან სავსე არ არის, მაგრამ ეს ეფექტი ბევრად უფრო ადვილია ვიწრო ჭურჭელში, როგორიცაა მილი. აღსანიშნავია, რომ სავსე ჭიქის ილუსტრაციაში მენისკი ამოზნექილი. ეს იმიტომ ხდება, რომ წყალს სხვა წყლის მოლეკულების გარდა სხვა არაფერი აქვს „ჩაკიდებული“. მენისკის ამოზნექილი ფორმა გამოწვეულია წყლის მოლეკულებს შორის შეკრულობით. ამოზნექილი მენისკის წარმოქმნის პროცესი წყლის წვეთების წარმოქმნის პროცესის მსგავსია, რომელიც ქვემოთ არის აღწერილი.

თუ ნივთიერების ზედაპირსა და სითხეს შორის ადჰეზია მცირეა, მაშინ მენისკი ამოზნექილი იქნება. ეს იმიტომ ხდება, რომ სითხის მოლეკულები უფრო მეტად იზიდავს სითხის სხვა მოლეკულებს, ვიდრე ჭურჭლის ზედაპირზე. ასეთი მენისკის კარგი მაგალითია ვერცხლისწყალი. თუ თქვენ გაქვთ საზომი მოწყობილობა ვერცხლისწყლით შიგნით, მაგალითად, თერმომეტრი, მაშინ ადვილად შეძლებთ ამ მენისკის დანახვას.

სამუშაოზე ზედაპირული დაძაბულობის მაგალითები

ზედაპირული დაძაბულობის მაგალითები ყოველდღიურ ცხოვრებაში და ტექნოლოგიაში ყველგან არის გარშემორტყმული. ზედაპირული დაძაბულობის ეფექტი ყველაზე ადვილი შესამჩნევია წყალ-ჰაერის სისტემებში.

Წყლის წვეთები

სფერული წვეთების წარმოქმნა ასევე ხდება იმ ძალების გამო, რომლებიც იზიდავს სითხის ზედაპირის მოლეკულებს შიგნით. წარმოიდგინეთ წვეთი, როგორც მას ხშირად ხატავენ ბავშვები - მისი ფორმა სულაც არ არის სფერული, არამედ წაგრძელებული, ზემოდან წაგრძელებული და ქვემოდან მომრგვალებული. წვეთების ყველაზე გავრცელებულ გამოსახულებას აქვს ეს ფორმა, რადგან ჩვენ ყველაზე ხშირად ვხედავთ ასეთ წვეთებს, როდესაც მათზე მოქმედებს სხვადასხვა ძალები. მაგალითად, ასე გამოიყურება წვეთები, რომლებიც იშლება ფოთლებისა და ხის ტოტების ზედაპირზე, შემდეგ კი ქვევით ჩამოედინება.

როდესაც წვეთი ჯერ არ არის შუშული ზედაპირიდან, რომელზეც ის მდებარეობს, მასზე მოქმედებს რამდენიმე ძალა, მათ შორის მიზიდულობის ძალა. წყალი ადვილად იცვლის ფორმას და წვეთი დაცემამდე იჭიმება და წარმოადგენს ჩამოკიდებული წვეთი. ჩვენ ვიცნობთ ამ ფორმას, რადგან ასეთი წვეთები, სფერულისგან განსხვავებით, საკმაოდ ნელა მოძრაობს და ადვილად შესამჩნევია.

როდესაც წვეთი იჭიმება, ის აღწევს მაქსიმალურ გაჭიმვის წერტილს, რის შემდეგაც ზედაპირული დაძაბულობის ძალები ვეღარ აკავებენ წვეთოვან მოლეკულებს. წვეთი იშლება წყლის სხვა მოლეკულებისგან და ეცემა. ქვევით დაფრენისას მცირდება მასზე მიმდებარე ძალების გავლენა და ზედაპირული დაძაბულობის გამო მისი ფორმა ხდება სფერული, როგორც ზემოთ ვისაუბრეთ.

როგორც ესპრესო ყავის აპარატიდან ფინჯანში ჩავარდნილი ყავის ფოტოზე ხედავთ, ამ წვეთის ფორმა ძალიან ახლოს არის სფერულთან, თუმცა ოდნავ დეფორმირებულია მასზე მოქმედი სიმძიმის ძალით.

სფერული წვეთების წარმოქმნის მექანიზმის გასაგებად, შეიძლება ასევე განიხილოს ზედაპირული დაძაბულობა ენერგიის თვალსაზრისით, როგორც ამ ფენომენის განმარტებაში ზემოთ. ნაწილაკები იზიდავს სხვა ნაწილაკებს საპირისპირო მუხტით, ამიტომ შეგვიძლია ვთქვათ, რომ ამ ნაწილაკებს აქვთ პოტენციური ენერგია, რომელიც დამოკიდებულია იმაზე, თუ როგორ ურთიერთქმედებენ ეს მოლეკულები მიმდებარე მოლეკულებთან. სითხის ზედაპირზე არსებული მოლეკულები არ არის გარშემორტყმული სხვა მოლეკულებით ზედაპირის მხარეს, ამიტომ მათი პოტენციური ენერგია უფრო მაღალია. შესაბამისად, ასეთი სისტემა ამცირებს პოტენციურ ენერგიას მინიმალური პოტენციური ენერგიის პრინციპი. ეს ნიშნავს, რომ უფრო მაღალი პოტენციური ენერგიის მქონე მოლეკულები ამცირებენ მას, მაგალითად, ფორმის შეცვლით. ჩვენს შემთხვევაში, ეს მიიღწევა წყლის ფორმის შეცვლით.

მუდმივი ზედაპირული დაძაბულობით, პოტენციური ენერგია შეიძლება შემცირდეს ფართობის შემცირებით. მნიშვნელოვანია გვახსოვდეს, რომ ჩვენ ვსაუბრობთ მოლეკულებს შორის ფართობზე. სხვადასხვა გეომეტრიული ფორმის ფართობის გამოთვლის ფორმულების გათვალისწინებით, აღვნიშნავთ, რომ ბურთი საუკეთესოდ შეეფერება მოლეკულებს შორის არეალის შესამცირებლად, ანუ ბურთის გარე ზედაპირზე მოლეკულების ეს არე მინიმალურია სხვა გეომეტრიულებთან შედარებით. ფორმები. ეს ურთიერთობა შეიძლება დადასტურდეს გამოყენებით ეილერ-ლაგრანგის განტოლება.

ზედაპირული დაძაბულობის ცვლილება ნივთიერების ტემპერატურისა და ქიმიური შემადგენლობის ცვლილებით

უნდა აღინიშნოს, რომ ტემპერატურის მატებასთან ერთად ზედაპირული დაძაბულობა იკლებს. ეს იმიტომ ხდება, რომ ტემპერატურის მატებასთან ერთად მოლეკულები აქტიურდებიან და მათი ვიბრაციების ინტენსივობა იზრდება. შედეგად, მოლეკულებს შორის მანძილი იზრდება და მოლეკულებს შორის ბმები სუსტდება. წყალში დამატებული ზოგიერთი ნივთიერება, როგორიცაა საპონი, ასევე ამცირებს ზედაპირულ დაძაბულობას და ეს საშუალებას აძლევს წყალს უკეთ შეეკრას სხვა ზედაპირებს.

შემცირებული ზედაპირული დაძაბულობა საშუალებას აძლევს წყალს შეაღწიოს ფორებსა და ძნელად მისადგომ ხვრელებს, როგორიცაა ქსოვილის ბოჭკოებს შორის. ეს შესაძლებელია იმის გამო, რომ წყლის მოლეკულები ადვილად გამოიყოფა ერთმანეთისგან დაბალი ზედაპირული დაძაბულობის დროს. ამიტომ ქსოვილებს, ჭურჭელს და სხვა საგნებსა და ზედაპირებს ყველაზე ხშირად რეცხავენ ცხელი წყლით. სარეცხ საშუალებებს აქვთ ზედაპირის დაძაბულობის შემცირების იგივე ეფექტი, როგორც გათბობა, ამიტომ მათ ასევე ხშირად იყენებენ ზედაპირების გასაწმენდად, ხშირად ცხელ წყალთან ერთად.

ზედაპირული დაძაბულობა კაპილარებში

ზემოთ, ჩვენ შევხედეთ მენისკის წარმოქმნას ადჰეზიის გამო, მაგრამ ეს არ არის ერთადერთი მაგალითი იმისა, თუ როგორ იქცევიან სითხეები ვიწრო მილებში და კაპილარებში. სითხეები ადჰეზიის გამო ამოდის კაპილარში ან მილში, მაგრამ იმისთვის, რომ სითხე მთლიანად მილში გაიაროს დაშლის გარეშე, ადჰეზიის გარდა საჭიროა შეკრულობაც. რაც უფრო ვიწროა კაპილარი, მით უფრო მაღალია სითხის აწევა, რადგან უფრო ფართო მილში შეიძლება არ იყოს საკმარისი ზედაპირული დაძაბულობა დიდი რაოდენობით წყლის ასასვლელად.

კაპილარებში ამ ფენომენის მაგალითებია ქაღალდის პირსახოცები, რომლებიც შთანთქავს დაღვრილ სითხეებს, ქსოვილისგან დამზადებული სპორტული ტანსაცმელი, რომელიც შთანთქავს ოფლს და ფესვები, რომლებიც შთანთქავს წყალს მიწიდან და გადააქვთ მას ტოტებზე და ფოთლებზე. აღსანიშნავია, რომ ასეთი სითხის მოძრაობა შეიძლება გამოწვეული იყოს არა მხოლოდ ზედაპირული დაძაბულობით, არამედ ოსმოსითაც. საინტერესო ფენომენი ინდუისტურ ტაძრებში ცნობილია როგორც რძის სასწაულიასევე აიხსნება კაპილარების მუშაობით. რძის სასწაული ასეთი იყო. ინდოეთის ერთ-ერთი ინდუისტური ტაძრის დამთვალიერებლებმა შენიშნეს, რომ ტაძრის ტერიტორიაზე მდებარე ღმერთების ქანდაკებები "სვამდნენ" რძეს, რომელიც მორწმუნეებმა მათ წინ თეფშებზე დატოვეს. ეს ფენომენი დაფიქსირდა ინდოეთის ზოგიერთ სხვა ტაძარში, ისევე როგორც ქვეყნის ფარგლებს გარეთ. მეცნიერები ამ ფენომენს კაპილარების მუშაობით ხსნიან: ქვა, საიდანაც ქანდაკებები იყო გამოკვეთილი, ფოროვანი იყო და რძე ქანდაკებების შიგნით კაპილარებში ამოდიოდა.

როგორც ამ მაგალითებიდან ჩანს, ზედაპირული დაძაბულობის გარეშე არ იქნებოდა სითხის მოძრაობის ფენომენი კაპილარებში. სითხე შეიძლება მიეწებოს ჭურჭლის კედლებს, თუ სითხესა და ჭურჭლის მასალას შორის ადჰეზია მაღალია, მაგრამ ზედაპირული დაძაბულობის გარეშე, ის ვერ იძაბება, რადგან მთლიანობაში ვერ მოძრაობს.

სითხის ზედაპირზე მცურავი ობიექტები

ობიექტებს, რომლებიც არ სველდებიან სითხეში და აქვთ წყლის სიმკვრივეზე მეტი სიმკვრივე, შეუძლიათ ცურავდნენ წყლის ზედაპირზე ძალებს შორის, რომლებიც ქმნიან ზედაპირულ დაძაბულობას და ძალებს შორის, რომლებიც აყენებენ სხეულს ქვემოთ, როგორიცაა სხეული. წონა. აქ საუბარია მხოლოდ წყალგაუმტარი მასალისგან დამზადებულ კორპუსებზე. თუ წყალი მასალაში შეაღწევს ან გარსს ეკვრის, მაშინ სურათი ბევრად უფრო რთული ხდება. სხეულის ეს თვისება, რომ დარჩეს ზედაპირზე, ადვილად მეტყველებს ქაღალდის სამაგრის ან წყლის ზედაპირზე მცურავი ნემსის მაგალითით. ფრთხილად ჩაუშვით ქაღალდის სამაგრი წყალში, შეეცადეთ არ გამოიყენოთ ძალა, ზედაპირული დაძაბულობის დიდი ძალა. წყლის რაოდენობის შესამცირებლად, რომელიც ქაღალდის სამაგრის ზედაპირს ეწებება და წყალში ჩაძირვას იწვევს, დაფარეთ ქაღალდის სამაგრი ზეთით. თუ სამაგრს წყალზე საკმარისად ნაზად დავდებთ, ის წყლის ზედაპირზე დარჩება.

წვეთების ფორმა, რომელიც მყარ ზედაპირს ეწებება

ადრე აღწერილ მაგალითებში დავინახეთ, რომ წყლის წვეთები მიდრეკილია სფერული გახდეს, რათა შემცირდეს სისტემაში პოტენციური ენერგია. ზოგჯერ შეუძლებელია ბურთის ფორმის მიღწევა, ამიტომ წვეთები იღებენ ფორმას, რომელიც ყველაზე ახლოსაა მასთან. თუ წყლის წვეთი მყარ ზედაპირზე დაეცემა და მას ეწებება, მაშინ წვეთი ქვედა ნაწილი, რომელიც ამ ზედაპირთან არის შეხებაში, ამ ზედაპირის სახეს მიიღებს, მაგალითად, ბრტყელი გახდება. ეს იმიტომ ხდება, რომ მიზიდულობის ძალა წვეთს ზედაპირისკენ უბიძგებს. წვეთოვანი ზედაპირი, რომელიც კონტაქტშია მხოლოდ ჰაერთან, პირიქით ახლოს იქნება ბურთის ფორმასთან. შედეგად, წვეთები ბრტყელ ზედაპირებზე, როგორიცაა ფურცელზე ან მინაზე, იძენს ნახევარსფეროს ფორმას.

როდესაც წვეთები მყარ ზედაპირზე ეცემა, ისინი იღებენ ფორმას, რომელიც საშუალებას იძლევა შემცირდეს ფართობი და რჩებიან ამ ფორმაში მანამ, სანამ ძალებს შორის ბალანსი იმდენად არ დაირღვევა, რომ ზედაპირული დაძაბულობა ვეღარ შეიკავებს ზედაპირზე ვარდნას ამ ფორმაში. მაგალითად, ნამის წვეთები რჩება კარვის ქსოვილზე, სანამ არ მოხვდება სხვა ზედაპირთან. როდესაც წვეთები გარედან ჩამოყალიბდება, თუ კარვის ქსოვილს შიგნიდან შეეხებით და ხელს მოაშორებთ, ზედაპირული დაჭიმულობა იმდენად გატყდება, რომ წვეთები შეაღწევს კარვის ქსოვილს და წყალი დარჩება თითებზე. .

საინტერესო ფენომენის დანახვა შეიძლება, როდესაც ალკოჰოლური სასმელი, როგორიცაა ღვინო, ჩაისხმება ჭიქაში, განსაკუთრებით მაშინ, როდესაც ეს არის ალკოჰოლის მაღალი შემცველობის ღვინო. ამ შუშის კედლებზე წარმოიქმნება წყლის წვეთები, რომელიც ცნობილია როგორც "ღვინის ცრემლები".

ეს ფენომენი გამოწვეულია მრავალი ფაქტორით, მათ შორის ზედაპირული დაძაბულობის განსხვავება ეთანოლსა და წყალს შორის. როგორც ზემოთ აღვნიშნეთ, წყლის ზედაპირული დაძაბულობა სხვა სითხეებთან შედარებით მაღალია. ის ბევრჯერ აღემატება ეთილის სპირტის ზედაპირულ დაძაბულობას. წყლისა და ალკოჰოლის ნარევებში, როგორც, მაგალითად, ღვინოში, წყლის მოლეკულები უფრო მეტად იზიდავს ერთმანეთს, ვიდრე ალკოჰოლის მოლეკულებს. ამის გამო წყალი ალკოჰოლის მოლეკულებს „გარბის“ შუშის კედლებზე. სხვა სიტყვებით რომ ვთქვათ, წყალი ეთანოლის მოლეკულებიდან წყლის მოლეკულებისკენ მოძრაობს.

რა თქმა უნდა, ჭიქაში ღვინოში არის ეთანოლი, მაგრამ ის არ არის ჭიქის ზედაპირზე ღვინის დონის ზემოთ, ამიტომ წყალი ზუსტად მოძრაობს ჭიქის კედლებზე. ამავდროულად, ღვინის დონის ზემოთ კედლებზე ჩნდება ცრემლის მსგავსი წვეთები. აქედან მოდის ამ ფენომენის სახელი.

რაც უფრო მეტი წყალი გროვდება წვეთში და რაც უფრო მაღლა ადის, მით უფრო უჭირს მინაზე დარჩენა მხოლოდ ზედაპირული დაჭიმვის გამო. საბოლოოდ, წვეთი ისევ ჭიქაში ჩაედინება. რაც უფრო მაღალია ალკოჰოლის შემცველობა ღვინოში, მით უფრო გამოხატულია ეს ეფექტი.

ზედაპირული დაძაბულობა სამედიცინო დიაგნოსტიკაში

ექიმები იყენებენ ინფორმაციას ნივთიერების ზედაპირული დაძაბულობის შესახებ ნარევში მისი შემცველობის დასადგენად. მაგალითად, სიყვითლის ზოგიერთი ფორმა ხასიათდება შარდში ნაღვლის მარილების მაღალი შემცველობით. ამ მარილების არსებობა აქვეითებს შარდის ზედაპირულ დაძაბულობას და, შესაბამისად, მათი შემცველობის დადგენა შესაძლებელია იმის შემოწმებით, ცურავს თუ იძირება შარდში გარკვეული ნივთიერება, ჩვენს შემთხვევაში გოგირდის ფხვნილი. ჯანმრთელი პაციენტის შარდში არ იძირება, მაგრამ თუ მასში ნაღვლის მარილების შერევაა, მაშინ ზედაპირული დაძაბულობა საკმარისი არ არის და გოგირდის ფხვნილი იძირება. ამ ტესტს ე.წ ჰეის ტესტი.

Ბუნებაში

ზედაპირის დაძაბულობის გაზომვა

ზედაპირული დაძაბულობის დასადგენად რამდენიმე გზა არსებობს სხვადასხვა საზომი ხელსაწყოების გამოყენებით. ქვემოთ განვიხილავთ რამდენიმე ცნობილ საზომ სისტემას.

პირველი ტიპის მოწყობილობებში იზომება საზომ მოწყობილობაზე ზედაპირული დაჭიმვის შედეგად მიღებული ძალა. გაზომვისას დუ ნუის რგოლის ამოღების მეთოდითდა du Nuy-Padey მეთოდიშეფასებულია, შესაბამისად, სითხის ზედაპირიდან ბეჭდის ან ნემსის ასაწევად საჭირო ძალა. ნიუტონის მესამე კანონის თანახმად, რგოლზე ან ნემსზე ზედაპირული დაძაბულობის გამო მოქმედი ძალა სითხის ზედაპირიდან ასვლისას სიდიდით უდრის იმ ძალას, რომელიც საჭიროა ამ ობიექტების წყლის ზედაპირიდან ასასვლელად. ანუ იმ ძალის გაზომვით, რომელიც საჭიროა ამ ობიექტების ასაწევად, ჩვენ ასევე ვიღებთ იმ ძალას, რომელიც ხელს უშლის მათ აწევას.

ვილჰელმის მეთოდიზომავს ძალას, რომელიც მოქმედებს სითხეში ჩაძირულ ლითონის ფირფიტაზე, რომლის ზედაპირული დაძაბულობაც იზომება. სითხე ეკვრის თეფშს, რგოლს ან ნემსს (როგორც წინა გაზომვის მეთოდებში), ხოლო ზედაპირული დაძაბულობა ინარჩუნებს ზედაპირზე მიმაგრებულ სითხის მოლეკულებს, ისევე როგორც დანარჩენ მოლეკულებს, როგორც მთლიანობაში. ანუ სითხე „არ უშვებს“ თეფშს, რგოლს ან ნემსს. ცნობილია მასალა, საიდანაც ფირფიტა მზადდება, ასევე ცნობილია, თუ რამდენად ძლიერად ეკვრის წყალი ამ მასალას და ეს მხედველობაში მიიღება ძალის გაანგარიშებისას.

ზედაპირული დაძაბულობის აღმოჩენა ასევე შესაძლებელია წყლის წვეთების წონის გამოყენებით, რომლებიც ვარდება ვერტიკალური მილიდან ან კაპილარიდან. ამ მეთოდს ე.წ სტალაგმომეტრიული, ხოლო მოწყობილობა, რომელიც ზომავს ზედაპირულ დაძაბულობას, არის სტალაგმომეტრი. სითხის ზედაპირული დაძაბულობა ადვილად შეიძლება გამოითვალოს წვეთი წონის მიხედვით, რადგან წონა და ზედაპირული დაძაბულობა დაკავშირებულია. თუ მილის დიამეტრი ცნობილია, მაშინ წვეთების წონა შეიძლება განისაზღვროს გარკვეული რაოდენობის სითხეში წვეთების რაოდენობის მიხედვით.

ჩამოკიდებული წვეთი ფორმის მიხედვით განსაზღვრის მეთოდიწინას მსგავსი იმით, რომ ის ასევე იყენებს წვეთს ზედაპირული დაძაბულობის ძალის დასადგენად. ამ შემთხვევაში, იზომება რამდენად შეიძლება გაგრძელდეს წვეთი, სანამ იგი არ გამოეყოფა დანარჩენი სითხეს და დაეცემა.

ასევე არსებობს საზომი ხელსაწყოები, რომლებიც ტრიალებს სითხესა და გაზს (თხევად-გაზის სისტემებისთვის), სანამ სისტემა წონასწორობას არ მიაღწევს და ნივთიერების ფორმა არ გახდება მუდმივი. ამ შემთხვევაში ზედაპირული დაძაბულობა განისაზღვრება ქვედა სიმკვრივის ნივთიერების ფორმით. ზედაპირული დაძაბულობის გაზომვის ამ მეთოდს ე.წ მბრუნავი ვარდნის მეთოდი.

გაგიჭირდებათ საზომი ერთეულების თარგმნა ერთი ენიდან მეორეზე? კოლეგები მზად არიან დაგეხმაროთ. გამოაქვეყნეთ შეკითხვა TCTerms-ზედა რამდენიმე წუთში მიიღებთ პასუხს.