Vedeliku pinnaenergia. Pind pinevus

Vedelikus sisalduvatel molekulidel on kineetiline energia termiline liikumine ja molekulidevahelise interaktsiooni potentsiaalne energia. Molekuli liigutamiseks vedeliku sügavusest pinnale tuleb teha tööd molekulaarrõhu jõu ületamiseks. Seda tööd teeb molekul kineetilise energia varu tõttu ja seda kasutatakse selle potentsiaalse energia suurendamiseks. Seetõttu on pinnakihi molekulidel täiendav potentsiaalne energia võrreldes vedeliku sees olevate molekulidega. Seda täiendavat potentsiaalset energiat, mida valdavad pinnakihi molekulid, nimetatakse pinnaenergia.

Kui vedeliku pinda venitada, siis pinnale tuleb aina rohkem uusi molekule ning pinnakihi potentsiaalne energia suureneb. Seetõttu on pinnaenergia võrdeline vedeliku pinna enda pindalaga (joonis 4).

Kus A on pindpinevusjõu töö; F on pindpinevusjõud; D x– kile venitamine; D S– filmi pindala muutus.

Sellest avaldisest saab anda veel ühe pindpinevusteguri definitsiooni.

Pindpinevustegur võrdub vaba pinnaenergiaga pinnaühiku kohta. Sel juhul on mõõtühik [a]=[J/m 2 ].

Vedelikus sisalduvatel lisanditel on suur mõju pindpinevusele. Näiteks vees lahustatud seep vähendab pindpinevust 0,045 N/m-ni, suhkur või sool aga suurendab seda. Pindpinevust muutvaid aineid nimetatakse pealiskaudselt aktiivne. Nende hulka kuuluvad õli, seep, alkohol.Seda nähtust seletatakse molekulidevahelise interaktsiooniga molekulide vahel. Kui vedeliku enda molekulide omavaheline interaktsioon on suurem kui vedeliku ja lisandi molekulide vahel, siis surutakse lisandimolekulid pinnale ja lisandi kontsentratsioon pinnal on suurem; kui mahult, mis viib pindpinevuse vähenemiseni.

Pindaktiivseid aineid kasutatakse laialdaselt metallide lõikamisel, kivimite puurimisel jne, kuna kivimite hävitamine nende juuresolekul on lihtsam, kuna need adsorbeerituna tahke keha pinnale, tungivad nad mikropragudesse ja aitavad kaasa nende pragude edasisele arengule. .

(molekulaarfüüsika ja termodünaamika)

Koefitsiendi mõõtmine

vedeliku pindpinevus.

Varustus : dünamomeeter, liigutatav veetops, aas.

Lühike teooria.

Vedelikud osakesed (aatomid, molekulid, ioonid), nagu ka gaasimolekulid, sooritavad tasakaaluasendi ümber pidevaid kaootilisi võnkumisi ja nende võnkumiste keskmine kineetiline energia määrab keha temperatuuri. Nende liikumiste "vabadust" piiravad osakeste vastasmõju jõud, kuid nad võivad aeg-ajalt liikuda, hüpata ühest kohast teise. Seetõttu on vedelikul voolavuse omadus. Samad hüpped selgitavad vedelikus difusiooniprotsessi. Kuumutamisel vedelikud paisuvad, kuid nende mahupaisumise temperatuuritegur on palju madalam kui gaasidel konstantsel rõhul. Kuna osakeste vahekaugused on väikesed, ei ole vedelikud väga kokkusurutavad. Vedeliku kõige iseloomulikum omadus, mis eristab seda gaasidest, on see, et vedelik moodustab gaasi või auruga piirpinnal vaba pinna. Sellepärast võtab näiteks vesi anumas ainult osa selle massi ja tihedusega määratud mahust, gaasid aga kogu neile antud mahust.

Mõelge vedeliku pinna omadustele. Vedeliku pinnakihis asuvad molekulid on võrreldes vedeliku sees olevate molekulidega erinevates tingimustes. Iga vedeliku molekul, mis on igast küljest ümbritsetud teiste molekulidega, on allutatud külgetõmbejõududele, mis kauguse suurenedes kiiresti vähenevad (joonis 1); seetõttu võib teatud minimaalsest kaugusest lähtudes jätta tähelepanuta molekulidevahelised tõmbejõud. Seda kaugust (suurusjärgus 10–9 m) nimetatakse molekulaarse toime raadiuseks r , ja raadiuse sfäär r - molekulaarse toime sfäär.

Molekulid vedeliku pinnal ja selle sügavuses on sees erinevaid tingimusi. Mõelge molekulile, mis asub vedeliku põhimassis - molekul A(Joonis 1). Seda molekuli mõjutavad ainult need naabrid, mis on raadiuse molekulaarse toime sfääris r. Jõud, millega need molekulid molekulile mõjuvad A, on suunatud erinevatesse suundadesse ja kompenseeritakse keskmiselt, seega on vedeliku sees olevale molekulile teistest molekulidest mõjuv jõud võrdne nulliga.

Olukord on hoopis teine, kui molekul IN asub pinnast eemal r. Sel juhul paikneb molekulaarse toime sfäär ainult osaliselt vedeliku sees. Vedeliku pinna kohal on aur, mille tihedus on kordades väiksem vedeliku tihedusest (temperatuuril alla kriitilise temperatuuri), mistõttu võib aurumolekulide interaktsiooni vedelikumolekulidega tähelepanuta jätta. Sellepärast jõudude resultant F, kantakse igale pinnakihi molekulile, ei ole võrdne nulliga ja on suunatud vedeliku sisse. Seega pinnakihi kõigi molekulide tekkivad jõud avaldavad vedelikule survet, mida nimetatakse molekulaarrõhuks.

Vedelate osakeste koguenergia on nende kaootilise (termilise) liikumise energia ja molekulidevahelise interaktsiooni jõududest tuleneva potentsiaalse energia summa. Molekuli liigutamiseks vedeliku sügavusest pinnakihti tuleb teha tööd. See töö toimub molekulide kineetilise energia arvelt ja läheb nende potentsiaalse energia suurendamiseks. Seetõttu on vedeliku pinnakihi molekulidel suurem potentsiaalne energia kui vedeliku sees olevatel molekulidel. Mida suurem on vedeliku pind, seda rohkem molekule on liigse potentsiaalse energiaga. Seda vedeliku pinnakihis olevate molekulide lisaenergiat nimetatakse pinnaenergia, on võrdeline kihi pindalaga

, (1)

kus σ on pindpinevuste koefitsient, mis on kihi eripinnaenergia.

Pinnaenergia on üks siseenergia liike, mida gaasides ei leidu, kuid mis on saadaval vedelates ja tahketes ainetes.

Vedeliku pinnal olevad molekulid kipuvad vedelikku "tõmbuma". Soojusliikumise tõttu tuleb väike osa molekulidest taas pinnale. Molekulid tõmmatakse sissepoole kiiremini kui molekulide liikumine pinna poole. Kõik molekulid ei saa aga sisse minna, seega jääb pinnale molekulide arv, mille juures pindala on antud vedelikumahu jaoks minimaalne. Vedeliku pind kahaneb kuni dünaamilise tasakaalu saavutamiseni, st. kuni pinnakihist väljuvate ja sinna sama aja jooksul tagasi pöörduvate molekulide arv on sama. Kuna tasakaaluseisundit iseloomustab minimaalne potentsiaalne energia, võtab vedelik välisjõudude puudumisel sellise kuju, et antud ruumala korral on sellel minimaalne pind, st. palli kuju.

R vaatleme suletud kontuuriga piiratud vedelikupinna osa abcd(Joonis 2).

Selle lõigu vähendamissoov toob kaasa asjaolu, et see mõjub külgnevatele sektsioonidele kogu kontuuri ulatuses jaotatud jõududega. Need jõud helistas pindpinevusjõud: jõud, mis toimib piki vedeliku pinda, mis on risti seda pinda piirava joonega, ja kipub seda vähendama miinimumini.

Kui ahelale mõjub välisjõud F 1 , mille eesmärk on suurendada kontuuri pindala, liigutades sektsiooni ab kaugusel dx uuele ametikohale a" b" , siis tehakse järgmised tööd:

, (2)

siin on arvestatud sellega
Newtoni III seaduse järgi, kus F- vedeliku pindpinevusjõud, mis kaldub hoidma vedeliku olekut tasakaalus.

Vastavalt energia jäävuse seadusele
- töö võrdub vedeliku pinna energia muutusega, s.o. pinnaenergia muutus. Seega

. (3)

Võrdlustame võrrandite (2) ja (3) õiged osad, arvestades seda
, Kus ℓ - kontuuri pikkus:

, seega,

. (4)

Valem (4) on pindpinevusjõu arvutamise valem.

Väärtust σ - nimetatakse pindpinevuste koefitsiendiks. Selle füüsikalise tähenduse saab määrata valemite (3) ja (4) abil:

Pindpinevusteguri mõõtühikud:

.

Pindpinevustegur sõltub vedeliku tüübist, selle temperatuurist, aine puhtusastmest. Näiteks pindaktiivsed ained vähendavad pindpinevuste koefitsienti.

Riis. 9.3. Molekulidevaheliste jõudude toime mahus ja pinnal

Kõigi nende jõudude resultant on võrdne 0-ga. Pinnal paiknev molekul kogeb ainult sisemolekulide külgetõmmet (gaas interakteerub nõrgalt oma harvenemise tõttu), nende jõudude resultant on suunatud keha sisse, s.o. selgelt väljendub kalduvus pinnamolekule kehasse tõmbuda, keha pind on justkui pinges ja kipub kokku tõmbuma. Kuna jõudude mõju pinnamolekulidele ei kompenseerita, on sellistel molekulidel vaba pinnaenergia. Anname definitsiooni.

Vaba pinnaenergia on pinnakihi molekulide liigenergia võrreldes DE sees paiknevate molekulidega = E* – E vrd.

See energia sõltub kontaktfaaside aine olemusest, temperatuurist ja faasidevahelise liidese pindalast.

S on faaside eraldusala, m 2;

s - proportsionaalsuse koefitsient, mida nimetatakse pindpinevuste koefitsiendiks (või lihtsalt pindpinevus), J / m 2.

Nagu teate, kipub iga süsteem tarbima minimaalselt energiat. Vaba pinnaenergia (F s = sS) vähendamiseks on süsteemil kaks võimalust: vähendada pindpinevusi s või

faasiliidese S ala.

S-i vähenemine toimub siis, kui ained adsorbeeritakse tahketele ja vedelatele pindadele (see on adsorptsiooni liikumapanev jõud), kui üks vedelik levib üle teise.

Pindala S vähendamise soov viib hajutatud faasi osakeste ühinemiseni, nende suurenemiseni (sel juhul eripind väheneb), s.t. see on hajutatud süsteemide termodünaamilise ebastabiilsuse põhjus.

Vedeliku soov pinda vähendada viib selleni, et see kipub võtma palli kuju. Matemaatilised arvutused näitavad, et sfääri pindala on konstantse ruumala juures väikseim, seega omandavad vedeliku osakesed sfäärilise kuju, välja arvatud juhul, kui need tilgad on gravitatsiooni mõjul lamedad. Elavhõbedapiisad pinnal on kuulide kujul. Planeetide sfääriline kuju on samuti tingitud pinnajõudude toimest.

Pind pinevus

füüsiline tähendus pindpinevuskoefitsienti (te) saab tõlgendada erinevatest vaatenurkadest.

1. Vaba pinnaenergia (eripinnaenergia)

Avaldisest 9.3. peaks

[J/m2], (9,4)

kus F s – vaba pinnaenergia, J;

Sellest ka füüsiline tähendus s on pinnakihi molekulide vaba pinnaenergia 1 m 2 suurusel alal (või mõnel muul pindalaühikul), s.o. spetsiifiline pinnaenergia.

Mida suurem on koefitsient s, seda suurem on pinnaenergia suurus (vt tabel 9.1.).

2. Töötage uue pinna loomisega

Kuna energia on jõudluse mõõt, siis asendades F s W-ga, saame:

[J / m 2 ], (9,5)

kus W on uue liidese loomise töö, J;

S on liidese pindala, m 2 .

Avaldisest 9.5 järeldub, et s on töö, mida tuleb teha, et suurendada faasiliidese pindalaühiku võrra isotermilistes tingimustes konstantse vedelikumahuga(st viia mahust pinnakihti sobiv arv vedelaid molekule).

Näiteks vedeliku pihustamisel tehakse tööd, mis läheb vabasse pinnaenergiasse (pihustamisel suureneb faaside eralduspind kordades). Sama töö kulub tahkete ainete purustamisel.

Kuna pindpinevus on seotud tööga, mis kulub molekulidevaheliste sidemete katkemisele molekulide ülekandmisel mahust pinnakihti, on ilmne, et pindpinevus on vedeliku sees molekulidevahelise interaktsiooni jõudude mõõt. Mida polaarsem on vedelik, seda tugevam on molekulide omavaheline interaktsioon, mida tugevamalt pinnamolekulid sissepoole tõmmatakse, seda suurem on s väärtus.

Vedelikest kõrgeim väärtus s vee lähedal (vt tabel 9.1.). See pole juhus, kuna veemolekulide vahel tekivad piisavalt tugevad vesiniksidemed. Mittepolaarsetes süsivesinikes eksisteerivad molekulide vahel ainult nõrgad dispersiooni vastasmõjud, seega on nende pindpinevus madal. Rohkem rohkem väärtust s y vedel elavhõbe. See viitab olulisele aatomitevahelisele interaktsioonile (ja vaba pinnaenergia suurele väärtusele).

Tahkeid aineid iseloomustab suur s väärtus.

pinnajõud

Samuti on pindpinevusele jõuline tõlgendus. Pindpinevuskoefitsiendi J / m 2 mõõtme põhjal saame kirjutada

Seega pindpinevus on pinda piirav kontuuri ühikupikkusele rakendatav pinnajõud, mis on suunatud liidese vähendamisele..

Selle jõu olemasolu illustreerib ilmekalt Dupre kogemus. Liigutatav hüppaja kinnitatakse jäigale traatraamile (joonis 9.2). Raami on venitatud seebikile (positsioon 1). Selle kile venitamiseks asendisse 2 tuleb rakendada jõudu F 1, millele vastandub pindpinevusjõud F 2 . See jõud on suunatud piki pinda (tangentsiaalselt), risti pinda piirava kontuuriga. Joonisel fig. 9.2 vooluringi osa rolli täidab liigutatav hüppaja.

Riis. 9.3. Pindpinevusjõudude toime

Seega on pindpinevusjõududel järgmised omadused:

1) ühtlaselt jaotunud piki faasiliini;

Pindpinevus esineb kõigil liidestel. Vastavalt nende faaside liitmise olekule järgmine märge:

s L-G (vedelik-gaas piiril)

s L1-L2 (kahe segunematu vedeliku piiril)

s T-G (tahke keha piiril – gaas)

s T-L (tahke keha piiril - vedelik)

Mõnede ainete pindpinevuste koefitsientide väärtused õhu piiril ja mõnel vedelikevahelisel piiril on toodud tabelis. 9.3.

Otse katseliselt on võimalik määrata pindpinevusi vedelik-gaas ja vedelik-vedelik liidestel. Tahke kehaga liidese pindpinevuse määramise meetodid põhinevad kaudsetel mõõtmistel.

Pindpinevuste määramise meetodid jagunevad kolme rühma: staatilised, poolstaatilised ja dünaamilised.

Staatiliste meetoditega määratakse praktiliselt liikumatute pindade pindpinevus, mis tekkis ammu enne mõõtmiste algust ja on seetõttu vedeliku mahuga tasakaalus. Need meetodid hõlmavad kapillaartõusu meetodit ja istuva või rippuva tilga (mullide) meetodit.

Dünaamilised meetodid põhinevad asjaolul, et teatud tüüpi mehaaniliste toimingutega vedelikule kaasneb selle pinna perioodiline venitamine ja kokkusurumine, mida mõjutab pindpinevus. Need meetodid määravad s mittetasakaaluväärtuse. Dünaamilised meetodid hõlmavad kapillaarlainete ja võnkuva joa meetodeid.

poolstaatiline nimetatakse meetoditeks mõõtmisprotsessis tekkiva ja perioodiliselt uuendatava faasipiiri pindpinevuse määramiseks (mulli maksimaalse rõhu meetod ja stalagmomeetriline meetod), samuti rõnga maharebimise ja plaadi tagasitõmbamise meetodid. Need meetodid võimaldavad määrata pindpinevuse tasakaaluväärtust, kui mõõtmised viiakse läbi sellistes tingimustes, et aeg, mille jooksul toimub liidese moodustumine, on palju pikem kui süsteemis tasakaalu tekkimise aeg.

Tabel 9.3

Pindpinevus (eripinnaenergia)

mõned ained õhu piiril (298 K)

Aine	s, mJ/m2		Aine	s, mJ/m2
Vedelik		Tahked ained
Heksaan	18,4		Jää (270 K)
oktaanarv	21,8		Kvarts
etanool	22,0		MgO
Bensiin	25,0		Alumiiniumist
Benseen	28,2		Raud
Äädikhape	27,8		Volfram
Sipelghape	36,6		Teemant
Aniliin	43,2		Polümeerid
Vesi	71,95		Polütetrafluoroetüleen	18,5
elavhõbe	473,5		Polüetüleen	31,0
vedelik - vedelik		Polüstüreen	33,0
benseen - vesi	34,4		PVC	40,0
aniliin – vesi	4,8		Pleksiklaas	38,0
Kloroform - vesi	33,8		email K-2	31,7

kapillaartõusu meetod

Vedeliku tõusu kapillaaris (kui vedelik niisutab kapillaari seinu hästi) põhjustab pindpinevus. Pindpinevuse ja vedeliku tõusu kõrguse vahel kapillaaris (joonis 9.4) on järgmine seos

, (9.7)

kus s on pindpinevus; h on vedelikusamba kõrgus; r 2 ja r 1 on vedeliku ja küllastunud auru tihedus; g on vaba langemise kiirendus; q on niisutamise kontaktnurk; r on kapillaari raadius.

Katse jaoks vajate: kapillaari läbimõõduga 0,2-0,3 mm; anum, millesse valatakse katsevedelik; katetomeeter vedeliku tõusu kõrguse mõõtmiseks (täpsus ± 1 µm) ja seade meniski esiletõstmiseks.

Suurimaid raskusi tekitab märgumisnurga q mõõtmine. Seetõttu on seda meetodit kõige mugavam rakendada vedelike puhul, mille puhul q = 0 0 .

Riis. 9.4. Vedeliku tõus kapillaaris

Seda tingimust täheldatakse vee ja paljude orgaaniliste vedelike puhul. Kuna cos 0 0 = 1, on avaldis (9.7) lihtsustatud ja seda saab kasutada s arvutamiseks. Kapillaartõusu meetod on üks täpsemaid meetodeid pindpinevuse määramiseks.

Vedelate osakeste koguenergia on nende kaootilise (termilise) liikumise energia ja molekulidevahelise interaktsiooni jõududest tuleneva potentsiaalse energia summa. Molekuli liigutamiseks vedeliku sügavusest pinnakihti tuleb teha tööd. See töö toimub molekulide kineetilise energia arvelt ja läheb nende potentsiaalse energia suurendamiseks. Seetõttu on vedeliku pinnakihi molekulidel suurem potentsiaalne energia kui vedeliku sees olevatel molekulidel. See vedeliku pinnakihis olevate molekulide lisaenergia, mida nimetatakse pinnaenergiaks, on võrdeline kihi D pindalaga. S:

Kus s- pind pinevus.

Kuna tasakaaluolekut iseloomustab minimaalne potentsiaalne energia, võtab vedelik välisjõudude puudumisel sellise kuju, et antud ruumala korral on sellel minimaalne pind, st palli kuju. Vaadeldes väikseimaid õhus hõljuvaid tilkasid, näeme, et need on tõesti kuulikujulised, kuid gravitatsioonijõudude mõjul mõnevõrra moonutatud.

Seega on vedeliku stabiilse tasakaalu tingimuseks minimaalne pinnaenergia. See tähendab, et antud ruumala vedelikul peaks olema väikseim pindala, st vedelik kipub vaba pinda vähendama. Sel juhul võib vedeliku pinnakihti võrrelda venitatud elastse kilega, milles mõjuvad tõmbejõud.

Pindpinevusjõudude toimel (suunatud tangentsiaalselt vedeliku pinnale ja risti kontuuri lõiguga, millel need mõjuvad) vedeliku pind tõmbus kokku ja vaadeldav kontuur nihkus helehalliga märgitud asendisse. Valitud alalt külgnevatele aladele mõjuvad jõud toimivad

Kus f on vedeliku pinnakontuuri pikkuseühiku kohta mõjuv pindpinevusjõud.

Jooniselt fig. 97 näitab, et D lDx= D S, st.

Seda tööd tehakse pinnaenergia vähendamise teel, s.o.

Avaldiste (66.1) - (66.3) võrdlus näitab, et

st. pind pinevus s on võrdne pindpinevusjõuga pinda piirava kontuuri pikkuseühiku kohta. Pindpinevusühik - njuutonit meetri kohta(N/m) või džauli ruutmeetri kohta(J / m 2) (vt (66.4) ja (bb.1)). Enamiku vedelike 300 K temperatuuril on pindpinevus suurusjärgus 10 -2 -10 -1 N/m. Pindpinevus väheneb temperatuuri tõustes, kuna vedelikumolekulide keskmised kaugused suurenevad.

Pindpinevus sõltub põhiliselt vedelikes leiduvatest lisanditest. Aineid, mis vähendavad vedeliku pindpinevust, nimetatakse pindaktiivsed. Tuntuim pindaktiivne aine x vee jaoks on seep. See vähendab oluliselt selle pindpinevust (ligikaudu 7,5 10 -2 kuni 4,5 10 -2 N/m). Vee pindpinevust alandavad pindaktiivsed ained on ka alkoholid, eetrid, õli jne.

On aineid (suhkur, sool), mis suurendavad vedeliku pindpinevust tänu sellele, et nende molekulid interakteeruvad vedeliku molekulidega tugevamalt kui vedeliku molekulid omavahel. Näiteks kui soolata seebilahust, siis surutakse vedeliku pinnakihti rohkem seebi molekule kui magevees.

Loeng 11. Aine vedela oleku tunnused. Vedeliku pinnakiht. Pinnakihi energia. Tahke kehaga vedeliku piiril esinevad nähtused. kapillaarnähtused.

AINE VEDELA AINE OMADUSED

Vedelik on aine agregaatolek, mis on gaasilise ja tahke aine vahepealne.

Vedelas olekus aine säilitab oma ruumala, kuid võtab selle anuma kuju, milles ta asub.Vedeliku mahu säilimine tõestab, et selle molekulide vahel mõjuvad tõmbejõud.

Kui vedela molekuli ümber kirjeldatakse molekulaarset toimesfääri, siis selle sfääri sees on paljude teiste molekulide keskused, mis meie molekuliga suhtlevad. Need vastasmõjujõud hoiavad vedeliku molekuli ajutise tasakaaluasendi lähedal umbes 10-12-10-10 s, misjärel see hüppab uude ajutisse tasakaaluasendisse ligikaudu oma läbimõõdu kaugusel. Hüpete vahel võnguvad vedelad molekulid ajutise tasakaaluasendi ümber.

Aega, mis jääb molekuli kahe hüppe vahel ühest asendist teise, nimetatakse väljakujunenud elu ajaks.

See aeg sõltub vedeliku tüübist ja temperatuurist. Vedeliku kuumutamisel väheneb molekulide keskmine settimisaeg.

Niisiis täheldatakse väikeses vedelikumahus selle molekulide järjestatud paigutust ja suures mahus osutub see kaootiliseks. Selles mõttes öeldakse, et vedelikus on molekulide paigutuses lühimaakord ja pikamaa järjestust ei ole. Seda vedeliku struktuuri nimetatakse kvaasikristalliliseks (kristallitaoliseks).

VEDELIKUD OMADUSED

1. Kui vedelikule mõjuva jõu mõjuaeg on lühike, on vedelikul elastsed omadused. Näiteks kui kepp lüüakse järsult vastu veepinda, võib kepp käest lennata või murduda; Kivi võib visata nii, et veepinda tabades põrkab see sealt tagasi ja alles pärast paari hüppe sooritamist vajub see vette.

2. Kui vedelikuga kokkupuute aeg on pikk, siis elastsuse asemel ilmneb vedeliku voolavus. Näiteks käsi tungib kergesti vette.

3. Lühiajalise jõu mõjul vedelikujoale ilmneb viimane rabedus. Vedeliku ja rebenemise tugevus, kuigi väiksem kui tahketel ainetel, ei jää suurusjärgus neile palju alla. Vee puhul on see 2,5-10 7 N/m 2 .

4. Vedeliku kokkusurutavus on samuti väga väike, kuigi see on suurem kui samadel ainetel tahkes olekus. Näiteks rõhu suurenemisega 1 atm võrra väheneb vee maht 50 ppm.

Vedeliku sees olevad purunemised, milles ei ole võõrkehi, näiteks õhku, on võimalikud ainult vedeliku intensiivsel mõjul, näiteks propellerite pöörlemisel vees, kui vedelikus levivad ultrahelilained. Sellised tühimikud vedeliku sees ei saa pikka aega eksisteerida ja varisevad järsult kokku, s.t. kaovad. Seda nähtust nimetatakse kavitatsiooniks (kreeka keelest "cavitas" - õõnsus). See põhjustab propellerite kiiret kulumist.

PINNA VEDELIK

Vedeliku sees asuvale molekulile rakenduvate molekulaarsete külgetõmbejõudude resultandi keskmine väärtus (joonis 2) on nullilähedane. Selle resultandi juhuslikud kõikumised sunnivad molekuli teostama vedeliku sees ainult kaootilist liikumist. Mõnevõrra erinev on olukord vedeliku pinnakihis paiknevate molekulidega.

Kirjeldame raadiusega R (suurusjärgus 10-8 m) molekulide ümber olevaid molekulaarseid toimesfääre. Siis on ülemise molekuli puhul palju molekule alumisel poolkeral ja palju vähem ülemisel poolkeral, kuna alumine pool on vedelik ning ülemine aur ja õhk. Seetõttu on ülemise molekuli puhul molekulaarsete külgetõmbejõudude resultant alumises poolkeras palju suurem kui ülemise poolkera molekulaarsete jõudude resultant.

Seega tõmmatakse vedelikku kõik pinnakihis asuvad vedelikumolekulid, mille paksus on võrdne molekulaarse toime raadiusega. Kuid vedeliku sees oleva ruumi hõivavad teised molekulid, nii et pinnakiht tekitab vedelikule survet, mida nimetatakse molekulaarrõhuks.

Horisontaaltasandil mõjuvad jõud tõmbavad vedeliku pinda kokku. Neid kutsutakse pindpinevusjõud

Pind pinevus- füüsikaline suurus, mis on võrdne vedeliku pinnakihi piirile rakendatud ja pinda tangentsiaalselt suunatud pindpinevusjõu F suhtega selle piiri pikkusesse l:

Pindpinevuse ühik on njuuton meetri kohta (N/m).

Pindpinevus on erinevate vedelike puhul erinev ja sõltub temperatuurist.

Tavaliselt väheneb pindpinevus temperatuuri tõustes ning kriitilisel temperatuuril, kui vedeliku ja auru tihedus on sama, on vedeliku pindpinevus null.

Pindpinevust vähendavaid aineid nimetatakse pindaktiivseteks (alkohol, seep, pesupulber)

Vedeliku pindala suurendamiseks tuleb teha tööd pindpinevuse vastu.

Pindpinevusteguril on veel üks määratlus – energia. See tuleneb asjaolust, et kui vedeliku pindala suureneb, tõuseb teatud arv molekule selle mahust pinnakihini. Lõpuni välised jõud ei tööta molekulide molekulaarsete sidusjõudude vastu. Selle töö väärtus on võrdeline vedeliku pindala muutusega:

Proportsionaalsuskoefitsienti σ nimetatakse vedeliku pindpinevuseks.

Tuletame pindpinevuse ühiku a SI-s: o \u003d 1 J / 1 m 2 \u003d 1 J / m 2.