STRUKTURA A VLASTNOSTI LÁTEK

KAPALINY

Povrchová síla, povrchové napětí

POKUS: rámeček s volnou příčkou ponořen do roztoku saponátu s vodou

struktura_kapalin_ramecek.MOV

ZÁVĚR EXPERIMENTU

 pohyb volné příčky k pevnému okraji

↓


Vysvětlení daného jevu: 

na volnou příčku působí v povrchové vrstvě síla, která se nazývá povrchová síla

Odvození základního vztahu: (pro velikost povrchové síly)

A) z minulé hodiny

E = σ . Δ S         E ... povrchová energie

E = σ . l . Δx . 2 (2 povrchy)

B) změna energie je rovna práci (Δ E = W)

W = F . s

W = F . Δx . 2            (2 povrchy)

W = ΔE

 F . Δx . 2 = σ . l . Δx . 2 

F = σ . l 

 F ... POVRCHOVÁ SÍLA

l ... délka okraje povrchové blány

 σ (sigma) ... POVRCHOVÉ NAPĚTÍ

veličina závislá na druhu kapaliny, 

jednotka: N . m-1,

pro danou látku je konstantní,

s rostoucí teplotou klesá (např. praní prádla)

Zavedení povrchového napětí:

σ = F / l

 Povrchové napětí je rovno podílu velikosti povrchové síly a délky okraje povrchové blány, na který síla působí kolmo k povrchu kapaliny.

Pokusy na určení směru povrchové síly, která působí na částice v povrchové vrstvě kapaliny:

pokus s rámečkem a nití


    povrchová síla působí vždy ve směru kolmém k okraji povrchu kapaliny

ÚLOHA

 Pohyblivá příčka délky 50 mm v rámečku s mýdlovou blánou ve svislé poloze je v rovnovážném stavu, je-li zatížena závažím o hmotnosti 400 mg. Vypočítejte:

a) velikost povrchové síly působící na příčku v jednom povrchu;

b) přírůstek povrchové energie obou stran blány, jestliže příčku posuneme z rovnovážné polohy po dráze 2 cm. Hmotnost příčky neuvažujte.

(2 mN, 80 µJ)