Поверхностное натяжение
Согласно условиям плавания тело тонет в жидкости, если средняя плотность этого тела больше плотности жидкости. Так, металлическая скрепка должна утонуть в воде (плотность металла больше плотности воды). Однако если скрепку осторожно поместить на водную поверхность (см. рисунок), то она не тонет. Поверхность воды работает как некая упругая пленка.
Объясняется этот опыт следующим образом. Молекулы воды на глубине окружены соседними молекулами со всех сторон. На поверхности же молекулы воды притягиваются к соседним только сбоку и снизу.
В результате возникают силы, заставляющие поверхность воды сжиматься. Именно поверхностное натяжение служит причиной образования капель почти сферической формы, поскольку наименьшую площадь поверхности при неизменном объеме имеет шар.
Поверхностное натяжение в жидкости характеризуется коэффициентом поверхностного натяжения (сила поверхностного натяжения пропорциональна коэффициенту поверхностного натяжения). Коэффициент зависит от природы жидкости, а также от ее температуры.
Значения коэффициента поверхностного натяжения для некоторых жидкостей представлены в таблице.
| Жидкость | Температура, | Коэффициент поверхностного натяжения, мН/м |
|---|---|---|
| Вода | 0 | 76 |
| 20 | 73 | |
| 50 | 68 | |
| 100 | 59 | |
| Керосин | 0 | 29 |
| 20 | 24 | |
| Мыльный раствор | 20 | 40 |
| Ртуть | 20 | 472 |
Сила поверхностного натяжения жидкости, направленная по касательной к поверхности жидкости в районе «шейки» капли (см. рисунок) влияет на массу капли, которая отрывается от отверстия крана. По мере увеличения капли сила тяжести, действующая на нее, растет, и в тот момент, когда она превышает уравновешивающую ее силу поверхностного натяжения, капля отрывается.
Будет ли изменяться, и если будет, то как, масса капель воды, падающих из неплотно закрытого крана самовара, по мере остывания самовара? Прочие условия неизменны. Ответ поясните.
Ответ: масса капли будет увеличиваться.
Объяснение. При уменьшении температуры воды сила поверхностного натяжения будет увеличиваться. Поэтому будет увеличиваться и сила тяжести, действующая на каплю. Следовательно, масса капли будет увеличиваться.



