Поверхневий натяг крапельної рідини обумовлено силами взаємного тяжіння молекул поверхневого шару, що прагнуть скоротити вільну поверхню рідини.
Коефіцієнт поверхневого натягу s - це енергія на одиницю площі:
де Еп - поверхнева енергія, Дж;
w - поверхня розділу, м 2.
Коефіцієнт поверхневого натягу s залежить:
· Від природи дотичних середовищ;
· Від чистоти рідини;
Наприклад, при температурі 20 0 С для дотичних середовищ маємо:
вода - повітря s = 0,073 Дж / м 2;
ртуть - повітря s = 0,18 ДЖ / м 2.
Речовини, що знижують величину коефіцієнта поверхневого натягу, називаються поверхнево-активними речовинами (ПАР).
При підвищенні температури коефіцієнт поверхневого натягу знижується, а в критичній точці переходу рідини в пар - дорівнює нулю.
Вплив поверхневого натягу доводиться враховувати при роботі з рідинними приладами для вимірювання тиску, при виділенні рідини з малих отворів, при утворенні крапель в вільних струменях.
Подивимося, що відбувається на поверхні розділу трьох фаз - твердої, рідкої і газоподібної (рис. 2).
Між поверхнею рідини і твердої стінкою утворюється крайовий кут Q (тета).
Рідина змочує поверхню, якщо крайової кут Q менше 90 0 (гострий кут). Якщо крайовий кут Q більше 90 0. то рідина не змочує поверхню. Якщо крайовий кут Q = 180 0. то має місце повне незмочування.
Малюнок 2 - Поведінка рідини на поверхні розділу трьох середовищ
Від явища змочування залежить поведінка рідини в капілярах, В разі змочування рідина в трубці піднімається над рівнем вільної поверхні (рис. 3, а), а в разі несмачіванія - опускається нижче рівня вільної поверхні рідини в резервуарі (рис. 3, б).
Малюнок 3 - Поведінка рідини в капілярах
При роботі з рідинними приладами для вимірювання тиску, якщо в якості робочої рідини використовується вода (рідина змочує тверду стінку), відлік показань ведеться по нижньому меніску.
Висота капілярного підняття (або опускання) рідини в трубці знаходиться за формулою:
Dh = × cosQ. (1.16)
де g - питома вага рідини;
r - радіус трубки.
величина
У всіх явищах, що відбуваються при спільній дії сил поверхневого натягу і сил тяжкості значну роль відіграє капілярна постійна.