Suvning sirt tarangligi

Asosiy qism.

Asosiy xususiyatlar va naqshlarni tushunish suyuqlik holati moddalarda quyidagi jihatlarni hisobga olish kerak:

Suyuqlikning tuzilishi. Suyuqlik molekulalarining harakati.

Suyuqlik - bu oqishi mumkin bo'lgan narsa.

Suyuq zarrachalarning joylashishida qisqa masofali tartib deb ataladigan narsa kuzatiladi. Bu shuni anglatadiki, har qanday zarrachaga nisbatan uning eng yaqin qo'shnilarining joylashuvi tartibga solinadi.

Biroq berilgan zarrachadan uzoqlashgan sari boshqa zarralarning unga nisbatan joylashuvi tobora kamroq tartibli bo'lib boradi va zarrachalarning joylashish tartibi tezda butunlay yo'qoladi.

Suyuq molekulalar gaz molekulalari kabi erkin bo'lmasa ham, qattiq molekulalarga qaraganda ancha erkin harakat qiladi.

Suyuqlikning har bir molekulasi ma'lum vaqt davomida qo'shnilaridan uzoqlashmasdan, bu erda va u erda harakat qiladi. Lekin vaqti-vaqti bilan suyuqlik molekulasi o'z muhitidan ajralib, boshqa joyga boradi, yangi muhitga tushadi va u erda yana bir muncha vaqt tebranishga o'xshash harakatlar qiladi. Suyuq holat nazariyasining bir qator muammolarini ishlab chiqishda sovet olimi Ya.I.Frenkelning xizmatlari katta.

Frenkelning fikricha, suyuqliklardagi issiqlik harakati quyidagi xususiyatga ega. Har bir molekula ma'lum vaqt davomida ma'lum bir muvozanat holatida tebranadi. Vaqti-vaqti bilan molekula o'zining muvozanat joyini o'zgartirib, yangi holatga o'tadi, avvalgisidan molekulalarning o'lchamlari bo'yicha masofa bilan ajralib turadi. Ya'ni molekulalar suyuqlik ichida asta-sekin harakatlanib, vaqtning bir qismi ma'lum joylarga yaqin bo'lib qoladi.Demak, suyuqlik molekulalarining harakati qattiq va gazdagi harakatlar aralashmasiga o'xshaydi: tebranish harakati bir joyda bir joydan ikkinchi joyga erkin o'tish bilan almashtiriladi.

Suyuqlik bosimi

Kundalik tajriba bizga suyuqliklar ular bilan aloqa qilgan qattiq jismlar yuzasida ma'lum kuchlar bilan harakat qilishini o'rgatadi. Bu kuchlar suyuqlik bosimi kuchlari deb ataladi.

Ochiq suv jo'mrakining ochilishini barmoq bilan qoplagan holda, biz suyuqlikning barmoq ustidagi bosimini his qilamiz. Sho'ng'indan keyin suzuvchining quloq og'rig'i katta chuqurlik, ustiga suv bosimi kuchlari sabab bo'lgan quloq pardasi quloq. Chuqur dengiz termometrlari juda kuchli bo'lishi kerak, shunda suv bosimi ularni ezib tashlamaydi.

Suyuqlikdagi bosim uning hajmining o'zgarishi - siqilish bilan bog'liq. Suyuqliklar hajmining o'zgarishiga nisbatan elastiklikka ega. Suyuqlikdagi elastik kuchlar bosim kuchlaridir. Shunday qilib, agar suyuqlik u bilan aloqa qiladigan jismlarga bosim kuchlari bilan ta'sir qilsa, bu uning siqilganligini anglatadi. Siqilish paytida moddaning zichligi ortib borayotganligi sababli, suyuqliklar zichlikning o'zgarishiga nisbatan elastiklikka ega deyish mumkin.

Suyuqlikdagi bosim suyuqlikda joylashgan har qanday sirtga perpendikulyar. H chuqurligidagi suyuqlikdagi bosim sirtdagi bosim yig'indisiga va chuqurlikka mutanosib qiymatga teng:

Suyuqliklar statik bosimni o'tkazishi mumkinligi sababli, ular zichligidan deyarli kam bo'lmagan holda, ular kuchga ega bo'lgan qurilmalarda qo'llanilishi mumkin: gidravlik press.

Arximed qonuni

Bosim kuchlari suyuqlikka botgan qattiq jismning yuzasiga ta'sir qiladi. Bosim chuqurlik bilan ortib borayotganligi sababli, suyuqlikning pastki qismidagi yuqoriga ko'tariladigan bosim kuchlari yuqoridagi pastga tushadigan kuchlardan kattaroqdir va bosim kuchlarining natijasi yuqoriga qarab bo'lishini kutishimiz mumkin. Suyuqlikka botirilgan jismga ta’sir etuvchi bosim kuchi suyuqlikning tayanch kuchi deyiladi.

Agar suyuqlikka botgan jism o'z-o'zidan qolsa, u holda u cho'kib ketadi, muvozanat holatida qoladi yoki suyuqlik yuzasiga suzib ketadi, bu tayanch kuchi tanaga ta'sir qiluvchi tortishish kuchidan kichik bo'ladimi, teng. u yoki undan kattaroq.

Arximed printsipi shuni ko'rsatadiki, suyuqlikdagi jismga ko'chirilgan suyuqlikning og'irligiga teng yuqoriga ko'taruvchi kuch ta'sir qiladi. Suyuqlikka botgan jismga suzuvchi kuch ta'sir qiladi (Arximed kuchi deb ataladi)

bu yerda r - suyuqlik (gaz) zichligi, tezlanish erkin tushish, a V- suvga botgan jismning hajmi (yoki jism hajmining sirt ostidagi qismi).

Agar suyuqlikka botgan jism tarozida osilgan bo'lsa, u holda tarozida tananing havodagi og'irligi va ko'chirilgan suyuqlikning og'irligi o'rtasidagi farq ko'rsatiladi. Shuning uchun Arximed qonuniga ba'zan quyidagi formula beriladi: suyuqlikka botgan jism o'z vaznini u bilan almashtirilgan suyuqlik qanchalik og'irlashtirsa, shuncha yo'qotadi.

Yana bir kattaroq suyuqlik ichida bo'lgan bunday eksperimental haqiqatni ta'kidlash qiziq solishtirma og'irlik, Arximed qonuniga ko'ra suyuqlik o'z vaznini "yo'qotadi" va tabiiy, sharsimon shaklni oladi.

Bug'lanish

Sirt qatlamida va suyuqlik yuzasiga yaqin joyda sirt mavjudligini ta'minlaydigan va molekulalarning suyuqlik hajmini tark etishiga yo'l qo'ymaydigan kuchlar ta'sir qiladi. Issiqlik harakati tufayli molekulalarning bir qismi suyuqlikdagi molekulalarni ushlab turadigan kuchlarni engib, suyuqlikni tark etish uchun etarlicha yuqori tezlikka ega. Bu hodisa bug'lanish deb ataladi. Har qanday haroratda kuzatiladi, lekin harorat oshishi bilan uning intensivligi ortadi.

Agar suyuqlikni tark etgan molekulalar suyuqlik yuzasiga yaqin bo'shliqdan chiqarilsa, oxir-oqibat barcha suyuqlik bug'lanadi. Agar suyuqlikni tark etgan molekulalar olib tashlanmasa, ular bug' hosil qiladi. Suyuqlik yuzasiga yaqin hududga tushgan bug 'molekulalari tortishish kuchlari bilan suyuqlikka tortiladi. Bu jarayon kondensatsiya deb ataladi.

Shunday qilib, molekulalar olib tashlanmasa, bug'lanish tezligi vaqt o'tishi bilan kamayadi. Bug 'zichligining yanada oshishi bilan ma'lum bir vaqt ichida suyuqlikni tark etadigan molekulalar soni bir vaqtning o'zida suyuqlikka qaytadigan molekulalar soniga teng bo'ladigan holatga erishiladi. Dinamik muvozanat holati keladi. Suyuqlik bilan dinamik muvozanat holatidagi bug 'to'yingan deb ataladi.

Harorat ko'tarilgach, to'yingan bug'ning zichligi va bosimi ortadi. Harorat qancha yuqori bo'lsa, shuncha yuqori bo'ladi Ko'proq suyuqlik molekulalari bug'lanish uchun etarli energiyaga ega va kondensatsiya bug'lanishga teng bo'lishi uchun bug'ning zichligi qanchalik katta bo'lishi kerak.

Qaynatish

Suyuqlik bosim bo'ladigan haroratgacha qizdirilganda to'yingan bug'lar tashqi bosimga teng, suyuqlik va uning o'rtasida muvozanat o'rnatiladi to'yingan bug '. Suyuqlikka qo'shimcha issiqlik miqdori berilganda, suyuqlikning mos keladigan massasi darhol bug'ga aylanadi. Bu jarayon qaynatish deb ataladi.

Qaynatish suyuqlikning kuchli bug'lanishi bo'lib, u nafaqat sirtdan, balki butun hajmida, hosil bo'lgan bug 'pufakchalari ichida sodir bo'ladi. Suyuqlikdan bug'ga o'tish uchun molekulalar ularni suyuqlikda ushlab turadigan jozibali kuchlarni engish uchun zarur bo'lgan energiyani olishlari kerak. Masalan, 1 g suvni 100 ° C haroratda va dengiz sathida atmosfera bosimiga mos keladigan bosimda bug'lantirish uchun 2258 J sarflash kerak bo'ladi, shundan 1880 tasi suyuqlikdan molekulalarni ajratish uchun ketadi, qolganlari esa ketadi. kuchlarga qarshi tizim tomonidan ishg'ol qilingan hajmni oshirish uchun ishlash atmosfera bosimi(100 ° C va normal bosimdagi 1 g suv bug'i 1,673 sm 3 hajmni egallaydi, bir xil sharoitlarda 1 g suv esa atigi 1,04 sm 3).

Qaynash nuqtasi bug 'bosimi tashqi bosimga teng bo'ladigan haroratdir. Bosim ortishi bilan qaynash nuqtasi ortadi, bosim pasayganda esa pasayadi.

Suyuqlikdagi bosimning o'zgarishi tufayli uning ustunining balandligi bilan qaynatiladi turli darajalar suyuqlikda, qat'iy aytganda, turli haroratlarda sodir bo'ladi. Faqat ma'lum bir harorat to'yingan bug ' qaynab turgan suyuqlik yuzasidan yuqorida. Uning harorati faqat tashqi bosim bilan belgilanadi. Aynan shu harorat qaynash nuqtasi haqida gapirganda nazarda tutilgan.

Turli suyuqliklarning qaynash nuqtalari bir-biridan juda farq qiladi va bu texnologiyada, masalan, neft mahsulotlarini distillashda keng qo'llaniladi.

Suyuqlikning ma'lum miqdorini izotermik ravishda bug'ga aylantirish uchun berilishi kerak bo'lgan issiqlik miqdori uning to'yingan bug'lari bosimiga teng tashqi bosimda bug'lanishning yashirin issiqligi deyiladi. Odatda bu qiymat bir gramm yoki bir mol bilan bog'liq. Bir mol suyuqlikning izotermik bug'lanishi uchun zarur bo'lgan issiqlik miqdori bug'lanishning molyar yashirin issiqligi deb ataladi. Agar bu qiymat molekulyar og'irlikka bo'linsa, u holda o'ziga xosdir yashirin issiqlik bug'lanish.

Suyuqlikning sirt tarangligi

Suyuqlikning sirtini minimal darajaga tushirish xususiyati sirt tarangligi deyiladi. Sirt tarangligi suyuqlikdagi molekulyar bosim hodisasi bo‘lib, sirt qatlami molekulalarining suyuqlik ichidagi molekulalarga tortilishi natijasida yuzaga keladi. Suyuqlik yuzasida molekulalar nosimmetrik bo'lmagan kuchlarni boshdan kechiradi. Suyuqlik ichidagi molekulada o'rtacha hisobda tortishish kuchi, kogeziya har tomondan o'rtacha bir xilda ta'sir qiladi. Agar suyuqlik yuzasi kattalashtirilsa, u holda molekulalar ushlab turish kuchlarining ta'siriga qarshi harakat qiladi. Shunday qilib, suyuqlikning sirtini qisqartirishga moyil bo'lgan kuch sirtdagi tashqi tortish kuchiga teskari yo'nalishda harakat qiladi. Bu kuch sirt taranglik kuchi deb ataladi va quyidagi formula bilan hisoblanadi:

Yuzaki kuchlanish koeffitsienti()

Suyuqlik sirtining chegara uzunligi

E'tibor bering, oson bug'lanadigan suyuqliklar (efir, spirt) uchuvchan bo'lmagan suyuqliklarga (simob) qaraganda pastroq sirt tarangligiga ega. Suyuq vodorod va ayniqsa suyuq geliyning sirt tarangligi juda past. Suyuq metallarda sirt tarangligi, aksincha, juda yuqori. Suyuqliklarning sirt tarangligidagi farq turli molekulalarning biriktiruvchi kuchlarining farqi bilan izohlanadi.

Suyuqlikning sirt tarangligini o'lchash shuni ko'rsatadiki, sirt tarangligi nafaqat suyuqlikning tabiatiga, balki uning haroratiga ham bog'liq: haroratning oshishi bilan suyuqlik zichligidagi farq kamayadi va shuning uchun koeffitsient kamayadi. sirt tarangligi - pasayadi.

Sirt tarangligi tufayli suyuqlikning har qanday hajmi sirt maydonini kamaytirishga intiladi, shuning uchun potentsial energiya kamayadi. Yuzaki taranglik suv ustidagi to'lqinlarning harakatlanishi uchun mas'ul bo'lgan elastik kuchlardan biridir. Bo'rtiqlarda sirtning tortishish kuchi va sirt tarangligi suv zarralarini pastga qarab tortadi va sirtni yana silliq qilishga intiladi.

Suyuq filmlar

Sovunli suvdan ko'pikni olish qanchalik oson ekanligini hamma biladi. Ko'pik - suyuqlikning eng nozik plyonkasi bilan chegaralangan havo pufakchalari to'plami. Ko'pik hosil qiluvchi suyuqlikdan alohida plyonka osongina olinishi mumkin.

Bu filmlar juda qiziq. Ular juda nozik bo'lishi mumkin: eng nozik qismlarda qalinligi millimetrning yuz mingdan bir qismidan oshmaydi. Yupqaligiga qaramay, ular ba'zan juda barqaror. Sovun plyonkasi cho'zilishi va deformatsiyalanishi mumkin va suv oqimi sovun plyonkasi orqali uni yo'q qilmasdan oqishi mumkin.

Filmlarning barqarorligini qanday tushuntirish mumkin? Plyonka hosil bo'lishining ajralmas sharti - unda eriydigan moddalarning toza suyuqlikka qo'shilishi, bundan tashqari, sirt tarangligini sezilarli darajada kamaytiradigan moddalar.

Tabiat va texnologiyada biz odatda alohida filmlar bilan emas, balki filmlar to'plami - ko'pik bilan uchrashamiz. Siz tez-tez oqimlarda ko'rishingiz mumkin, bu erda kichik oqimlar sokin suvga tushadi, ko'pikning mo'l shakllanishi. Bunday holda, suvning ko'piklanish qobiliyati suvda o'simliklarning ildizlaridan ajralib chiqadigan maxsus organik moddaning mavjudligi bilan bog'liq. Qurilish uskunalarida uyali tuzilishga ega bo'lgan materiallar, masalan, ko'pik ishlatiladi. Bunday materiallar arzon, engil, issiqlik va tovushni yaxshi o'tkazmaydi va etarlicha kuchli. Ularni ishlab chiqarish uchun qurilish materiallari hosil bo'ladigan eritmalarga ko'pik hosil bo'lishiga yordam beradigan moddalar qo'shiladi.

namlash

Shisha plastinka ustiga qo'yilgan mayda simob tomchilari sharsimon shaklga ega bo'ladi. Bu suyuqlik sirtini kamaytirishga moyil bo'lgan molekulyar kuchlarning natijasidir. Qattiq jism yuzasiga joylashtirilgan simob har doim ham dumaloq tomchilarni hosil qilmaydi. U sink plastinka ustiga tarqaladi va tomchining umumiy yuzasi shubhasiz ortadi.

Anilin tomchisi ham shisha idish devoriga tegmagandagina sharsimon bo'ladi. U devorga tegishi bilanoq, u darhol stakanga yopishadi, uning bo'ylab cho'ziladi va katta umumiy sirtga ega bo'ladi.

Bu qattiq jism bilan aloqa qilganda suyuqlik molekulalarining qattiq jism molekulalari bilan yopishish kuchlari muhim rol o'ynay boshlashi bilan izohlanadi. Suyuqlikning harakati qaysi biri kattaroq bo'lishiga bog'liq bo'ladi: suyuqlik molekulalari orasidagi yopishish yoki suyuqlik molekulasining qattiq molekulaga yopishishi. Simob va shisha holatida simob va shisha molekulalari orasidagi bog'lanish kuchlari simob molekulalari orasidagi biriktiruvchi kuchlarga nisbatan kichik bo'lib, simob tomchilab yig'iladi.

Bunday suyuqlik deyiladi namlanmaydigan qattiq. Simob va ruxda suyuqlik va qattiq jismning molekulalari orasidagi biriktiruvchi kuchlar suyuqlik molekulalari o'rtasida ta'sir qiluvchi kogeziya kuchlaridan oshib ketadi va suyuqlik qattiq jismga tarqaladi. Bunday holda, suyuqlik deyiladi namlash qattiq.

Bundan kelib chiqadiki, suyuqlik yuzasi haqida gap ketganda, nafaqat suyuqlik havo bilan chegaradosh sirtni, balki boshqa suyuqliklar yoki qattiq jism bilan chegaradosh sirtni ham nazarda tutish kerak.

Suyuqlik idishning devorlarini namlaydimi yoki yo'qligiga qarab, suyuqlikning qattiq devor va gaz bilan aloqa qilish joyidagi sirtining shakli u yoki bu shaklga ega. Nam bo'lmagan holda, suyuqlik yuzasining chetidagi shakli yumaloq, qavariq. Namlash holatida, chekkadagi suyuqlik konkav shaklini oladi.

Kapillyar hodisalar

Hayotda biz ko'pincha ko'plab kichik kanallar (qog'oz, ip, charm, turli xil) bilan teshilgan tanalar bilan shug'ullanamiz. qurilish mollari, tuproq, daraxt). Suv yoki boshqa suyuqliklar bilan aloqa qilganda, bunday jismlar ko'pincha ularni o'zlashtiradi. Bu qo'llarni quritganda sochiqning ta'siri, kerosin lampasidagi tayoqning ta'siri va boshqalar uchun asosdir. Shu kabi hodisalar tor shisha naychalarda ham kuzatilishi mumkin. Tor naychalar kapillyar yoki soch deb ataladi.

Bunday trubka bir uchi bilan keng idishga keng idishga botirilganda, quyidagilar sodir bo'ladi: agar suyuqlik trubaning devorlarini ho'llasa, u idishdagi suyuqlik darajasidan yuqoriga ko'tariladi va bundan tashqari, undan yuqori bo'ladi. quvur qanchalik torroq; agar suyuqlik devorlarni ho'llamasa, unda, aksincha, trubadagi suyuqlik darajasi keng idishga qaraganda pastroq o'rnatiladi. Tor quvurlar yoki bo'shliqlarda suyuqlik darajasining balandligining o'zgarishi deyiladi kapillyarlik. Keng ma'noda kapillyar hodisalar deganda sirt tarangligi mavjudligi sababli barcha hodisalar tushuniladi.

Kapillyar naychalarda suyuqlikning ko'tarilish balandligi trubadagi kanalning radiusiga, sirt tarangligiga va suyuqlikning zichligiga bog'liq. Kapillyardagi suyuqlik va keng tomir o'rtasida shunday darajadagi farq h o'rnatiladi, shunda gidrostatik bosim rgh kapillyar bosimni muvozanatlashtiradi:

bu yerda s suyuqlikning sirt tarangligi

R - kapillyar radius.

Kapillyardagi suyuqlikning ko'tarilish balandligi uning sirt tarangligiga proportsional va kapillyar kanalning radiusi va suyuqlik zichligiga teskari proportsionaldir (Yurin qonuni).

Savollarga javoblar

1. Sirt tarangligi nima va u qanday birliklarda o‘lchanadi? Uning paydo bo'lishining sabablari nimada?

Sirt tarangligi - muvozanatdagi ikki faza o'rtasidagi interfeysning termodinamik xarakteristikasi, bu interfeysning birlik maydonining teskari izotermokinetik hosil bo'lishi ishi bilan belgilanadi, agar harorat, tizim hajmi va ikkala fazadagi barcha komponentlarning kimyoviy potentsiallari saqlanib qolsa. doimiy.

Sirt tarangligi ikki xil jismoniy ma'noga ega - energiya (termodinamik) va kuch (mexanik). Energiya (termodinamik) ta'rifi: sirt tarangligi - bu harorat doimiy bo'lishi sharti bilan cho'zilgan holda sirtni oshirishning o'ziga xos ishi. Kuch (mexanik) ta'rifi: Yuzaki taranglik - suyuqlik sirtini cheklovchi chiziqning birlik uzunligiga ta'sir qiluvchi kuch.

Sirt taranglik kuchi suyuqlik yuzasiga tangensial yo'naltirilgan bo'lib, u harakat qiladigan kontur kesimiga perpendikulyar bo'ladi va bu qismning uzunligiga proportsionaldir. Proportsionallik koeffitsienti - kontur uzunligi birligiga to'g'ri keladigan kuch - sirt taranglik koeffitsienti deyiladi. U metr uchun nyutonlarda o'lchanadi. Ammo sirt tarangligini sirt birligining uzilishiga (m²) energiya (J) sifatida belgilash to'g'riroqdir. Bunday holda, sirt tarangligi tushunchasining aniq jismoniy ma'nosi paydo bo'ladi.

J/m2 da o‘lchanadi.

2. Sirt tarangligi sirtni hosil qiluvchi moddaning tabiatiga qanday bog'liq?

Sirt tarangligi suyuqlikning tabiatiga bog'liq, ya'ni. berilgan suyuqlik molekulalari orasidagi tortishish kuchlariga va haroratga (harorat ortishi bilan sirt tarangligi kamayadi).

3. Sirt tarangligi qanday va nima uchun haroratga bog'liq? Kritik qaynash nuqtasi nima?

Haroratning oshishi bilan sirt tarangligi pasayadi va kritik haroratda nolga teng bo'ladi. Sirt tarangligining haroratga eng mashhur empirik bog'liqligi Lorand Eötvös tomonidan taklif qilingan, Eötvös qoidasi (ingliz. Eö tvö s qoidalar). Hozirgi vaqtda mintaqadagi sirt tarangligining kritik haroratgacha bo'lgan haroratga nazariy bog'liqligi to'g'risida xulosa chiqarildi, bu Eötvös qoidasini tasdiqlaydi.

4. Suyuq va qattiq jismlarning sirt tarangligini aniqlash uchun qanday usullardan foydalaniladi? Suyuqliklarning sirt tarangligini havo pufakchasining eng katta bosimi usuli bilan o'lchash nimaga asoslanadi?

Sirt tarangligini aniqlash usullari statik va dinamikga bo'linadi. Statik usullarda sirt tarangligi muvozanatda bo'lgan hosil bo'lgan sirtda aniqlanadi. Dinamik usullar sirt qatlamini yo'q qilish bilan bog'liq. Eritmalarning (ayniqsa polimerlar yoki sirt faol moddalar) sirt tarangligini o'lchashda statik usullardan foydalanish kerak. Ba'zi hollarda sirtdagi muvozanat bir necha soat ichida sodir bo'lishi mumkin (masalan, yuqori yopishqoqlikka ega bo'lgan polimerlarning konsentrlangan eritmalarida). Muvozanat sirt tarangligini va dinamik sirt tarangligini aniqlash uchun dinamik usullardan foydalanish mumkin. Masalan, aralashtirilgandan keyin sovun eritmasi uchun sirt tarangligi 58 mJ / m², cho'ktirilgandan keyin esa 35 mJ / m² ni tashkil qiladi. Ya'ni sirt tarangligi o'zgaradi. Muvozanat o'rnatilmaguncha, u dinamik bo'ladi.

Statik usullar:

Kapillyar ko'tarilish usuli

Vilgelmi usuli

Sessil tomchi usuli

Osilgan tomchi shakli bo'yicha aniqlash usuli.

Aylanadigan tushirish usuli

Dinamik usullar:

Du Nouy usuli (halqani yirtish usuli).

Stalagmometrik yoki tomchilarni hisoblash usuli.

Maksimal qabariq bosimi usuli.

Tebranuvchi reaktiv usul

Turg'un to'lqin usuli

Sayohat to'lqini usuli

5. Adsorbsiya deb nimaga aytiladi va u miqdoriy jihatdan qanday tavsiflanadi? Asosiy Gibbs adsorbsiya tenglamasini yozing va ortiqcha adsorbsiyani (D) aniqlang.

Adsorbsiya - fazalarni ajratishda molekulalararo o'zaro ta'sirning kompensatsiyalanmagan kuchlari tufayli ikki faza (qattiq faza - suyuqlik, kondensatsiyalangan faza - gaz) chegarasida erigan moddaning konsentratsiyasining oshishi. Adsorbtsiya - bu sorbsiyaning maxsus holati, jarayon, adsorbsiyaning teskarisi - desorbsiya.

Fizik adsorbsiya o'z-o'zidan sodir bo'ladigan jarayon bo'lib, u erkin sirt energiyasining kamayishi bilan kechadi va Gibbs tenglamasi bilan tavsiflanadi: G i = - (ds/dm i) t, bu erda G i - sirt qatlamidagi i komponentning ortiqligi. ommaviy fazada uning muvozanat konsentratsiyasi; s - sirt tarangligi; m i - i-komponentning kimyoviy potensiali; T - harorat. Eritmalardan fizik adsorbsiya ijobiy (erigan modda so‘riladi) yoki manfiy (erituvchi so‘riladi) bo‘lishi mumkin. Sirt tarangligining pasayishiga olib keladigan ijobiy adsorbsion moddalar sirt faol (sirt faol moddalar) va salbiy - sirt faol bo'lmagan (SIV) deb ataladi.

Gibbsning ortiqcha adsorbsion qiymati quyidagi formula bo'yicha hisoblanadi:

G= [( Bilan-Bilan R)V]/m

bu yerda G Gibbsning ortiqcha adsorbsiyasi, mmol/g; Bilan– dimetilaminning dastlabki konsentratsiyasi, mmol/dm3; Bilan R– dimetilaminning muvozanat konsentratsiyasi, mmol/dm3; V tekshiriluvchi eritmaning hajmi, dm 3; m- adsorbent namunasining massasi, g.

6. Qanday moddalar sirt faol deb ataladi, ularning molekulalari qanday tuzilishga ega?

Sirt faol moddalar ( sirt faol moddasi) - termodinamik fazalar interfeysiga e'tibor qaratib, sirt tarangligini pasayishiga olib keladigan kimyoviy birikmalar.

Sirt faol moddalarning asosiy miqdoriy xarakteristikasi sirt faolligi - moddaning fazalar chegarasida sirt tarangligini kamaytirish qobiliyati - bu sirt tarangligining sirt faol moddalar kontsentratsiyasiga nisbatan hosilasidir, chunki C nolga intiladi. Biroq, sirt faol moddalar eruvchanlik chegarasiga ega (deb ataladi kritik konsentratsiyamiselizatsiya yoki CMC), unga erishish bilan sirt faol moddasi eritmaga qo'shilganda, fazalar chegarasidagi kontsentratsiya doimiy bo'lib qoladi, lekin shu bilan birga, sirt faol moddalar molekulalarining ommaviy eritmada o'z-o'zini tashkil etishi (mitsel shakllanishi yoki agregatsiyasi) yuzaga keladi. Ushbu agregatsiya natijasida mitsellalar deb ataladigan narsalar hosil bo'ladi. Misel hosil bo'lishining o'ziga xos xususiyati sirt faol moddasi eritmasining loyqaligidir. Sirt faol moddalarning suvli eritmalari, mitsellar hosil bo'lganda, yorug'likning mitsellalar tomonidan sinishi tufayli ko'k rangga (jelatinli rang) ega bo'ladi.

Qoida tariqasida, sirt faol moddalar mavjud bo'lgan organik birikmalardir amfifiltuzilishi, ya'ni ularning molekulalarida qutbli qism, gidrofil komponent (funktsional guruhlar -OH, -COOH, -SOOOH, -O- va boshqalar, yoki ko'pincha ularning tuzlari -ONa, -COONa, -SOOONa va boshqalar mavjud. .) va qutbsiz (uglevodorod) qism, hidrofobik komponent. Sirt faol moddasiga oddiy sovun (yog'li karboksilik kislotalarning natriy tuzlari aralashmasi -oleat, natriy stearat va boshqalar) va SMS (sintetik yuvish vositalari), shuningdek spirtlar, karboksilik kislotalar, aminlar va boshqalar misol bo'ladi.

Savollarga javoblar

1. Atamalarni aniqlang: adsorbsion, adsorbent, adsorbat, adsorbat.

Adsorbsiya (lotin. e'lon- on, da; sorbeo- so'rib olaman) - fazalarni ajratishda molekulalararo o'zaro ta'sirning kompensatsiyalanmagan kuchlari tufayli ikki faza (qattiq faza-suyuqlik, kondensatsiyalangan faza - gaz) chegarasida erigan moddaning kontsentratsiyasining oshishi. Adsorbtsiya - bu sorbsiyaning maxsus holati, adsorbsiyaning teskari jarayoni - desorbsiya.

Adsorbentlar - katta o'ziga xos sirt maydoniga ega bo'lgan yuqori dispersli tabiiy yoki sun'iy materiallar, ularda moddalar u bilan aloqa qilgan gazlar yoki suyuqliklardan adsorbsiyalanadi. Adsorbentlar gaz maskalarida, katalizatorlar tashuvchisi sifatida, gazlarni, spirtlarni, moylarni tozalashda, spirtlarni ajratishda, neftni qayta ishlashda, tibbiyotda gazlar va zaharlarni so'rish uchun ishlatiladi.

Hali ham faza hajmida bo'lgan so'rilgan modda deyiladi adsorbent, so'riladi - adsorbat.

2. Qattiq-suyuqlik interfeysida adsorbsiyaning xususiyatlari qanday?

Qattiq-suyuqlik chegarasida adsorbsiya jarayonida adsorbsiyalangan moddaning ortiqcha miqdori eritmaning molyar konsentratsiyasiga bog'liq bo'ladi.Eritmalardan adsorbsiya gaz adsorbsiyasidan sezilarli farqlarga ega. Bu quyidagi sabablarga bog'liq:

Adsorbentda nafaqat erigan modda, balki erituvchining o'zi ham adsorbsiyalanishi mumkin. Erituvchining adsorbsiyasi qanchalik yaxshi bo'lsa, erigan moddani adsorbsiyalash shunchalik qiyin bo'ladi;

hal qiluvchi adsorbentni eritishi mumkin. Erituvchi adsorbentni qanchalik yaxshi eritsa, undagi adsorbsiya shunchalik qiyin kechadi;

eritmadan adsorbsiya tezligi diffuziya tezligiga bog'liq. Ekstraksiya qilingan moddaning adsorbentga tutashgan suv qatlamlarining kamayishi natijasida keyingi adsorbsiya yutilgan moddaning adsorbentga diffuziya tezligi bilan aniqlanadi. Ma'lumki, suyuqlikdagi diffuziya juda sekin jarayondir, shuning uchun adsorbsiyani tezlashtirish uchun eritmani aralashtirishga murojaat qilinadi.

Ushbu uchta xususiyat adsorbsiya izotermasida jiddiy xatolarga olib keladi.

Qutblanishni tekislash qoidasi (M.A. Rebinder): qutbli adsorbentlarda qutbsiz erituvchilarning qutbli adsorbatlari, qutbsiz adsorbentlarda esa qutbli erituvchilarning qutbsiz adsorbatlari eng yaxshi adsorbsiyalanadi.

Eritmadan erigan moddaning yutilishi uning tuzilishiga bog'liq.

3. Maxsus sirt nima, uni aniqlashning qanday usullarini bilasiz?

Maxsus sirt maydoni - bu g'ovakli tananing ichki bo'shliqlari (kanallari, gözenekleri) yoki dispers tizimning maydalangan fazasi zarralari o'lchamlarining o'rtacha xarakteristikasi.

Maxsus sirt ma'lum muhitdagi g'ovakli yoki dispers jismning umumiy yuzasining uning hajmi yoki massasiga nisbati sifatida ifodalanadi. Maxsus sirt disperslikka mutanosib yoki bir xil bo'lgan dispers fazaning zarracha hajmiga teskari proportsionaldir.

Maxsus sirt ko'pincha material tomonidan adsorbsiyalangan inert gaz miqdori va chang yoki gözenekli material qatlamining havo o'tkazuvchanligi bilan aniqlanadi. Adsorbsion usullar eng ishonchli ma'lumotlarni beradi.

Suyuq azot haroratida azotni sorbsiyalash usuli bilan BET nazariyasiga ko'ra g'ovak jismlarning radiuslari bo'ylab o'ziga xos sirt maydoni va g'ovaklarning taqsimlanishini aniqlash uchun Italiyaning Karlo Erba kompaniyasi Sorptomatik qurilmani ishlab chiqardi (o'lchash vaqti har bir namuna uchun taxminan bitta namunadir). kun).

Birinchidan, suyuqlikning sirtga yaqin qatlami molekulalarining massadagi molekulalarga nisbatan ega bo'lgan maxsus xususiyatlarini muhokama qilaylik.

Guruch. 1. Sirtga yaqin qatlam molekulalari bilan suyuqlikning asosiy qismidagi molekulalar orasidagi farq.

Ikki molekula A va B ni ko'rib chiqaylik. A molekulasi suyuqlik ichida, B molekulasi uning yuzasida (1-rasm). A molekulasi boshqa suyuqlik molekulalari bilan teng ravishda o'ralgan, shuning uchun molekulalararo o'zaro ta'sir doirasiga tushgan molekulalardan A molekulasiga ta'sir qiluvchi kuchlar kompensatsiyalanadi yoki ularning natijasi nolga teng.

Suyuqlik yuzasida joylashgan B molekulasi bilan nima sodir bo'ladi? Eslatib o'tamiz, suyuqlik ustidagi gaz molekulalarining kontsentratsiyasi suyuqlik molekulalarining kontsentratsiyasidan ancha past. B molekulasi bir tomondan suyuqlik molekulalari, ikkinchi tomondan esa juda kam uchraydigan gaz molekulalari bilan o'ralgan. Unga suyuqlik tomondan yana ko'plab molekulalar ta'sir qilganligi sababli, barcha molekulalararo kuchlarning natijasi suyuqlik ichiga yo'naltiriladi.

Shunday qilib, suyuqlikning chuqurligidan molekula ichiga kirishi uchun sirt qatlami, kompensatsiyalanmagan molekulalararo kuchlarga qarshi ish qilishingiz kerak.

Ish o'zgarish ekanligini unutmang. potentsial energiya minus belgisi bilan olingan.

Demak, sirtga yaqin qatlam molekulalari suyuqlik ichidagi molekulalar bilan solishtirganda ortiqcha potentsial energiyaga ega.

Bu ortiqcha energiya suyuqlikning ichki energiyasining tarkibiy qismi bo'lib, deyiladi sirt energiyasi. U har qanday boshqa energiya singari joul bilan belgilanadi va o'lchanadi.

Shubhasiz, suyuqlikning sirt maydoni qanchalik katta bo'lsa, ortiqcha potentsial energiyaga ega bo'lgan molekulalar shunchalik ko'p bo'ladi va shuning uchun sirt energiyasi shunchalik katta bo'ladi. Bu faktni quyidagi munosabat sifatida yozish mumkin:

sirt maydoni qayerda va proportsionallik omili, biz uni chaqiramiz sirt tarangligi, bu koeffitsient bir yoki boshqa suyuqlikni tavsiflaydi. Keling, ushbu miqdorning qat'iy ta'rifini yozamiz.

Suyuqlikning sirt tarangligi (suyuqlikning sirt taranglik koeffitsienti). jismoniy miqdor, bu berilgan suyuqlikni tavsiflaydi va sirt energiyasining suyuqlikning sirt maydoniga nisbatiga tengdir

Sirt taranglik koeffitsienti metrga bo'lingan nyutonlarda o'lchanadi.

Keling, suyuqlikning sirt taranglik koeffitsienti nimaga bog'liqligini muhokama qilaylik. Boshlash uchun, eslaylikki, sirt taranglik koeffitsienti molekulalarning o'zaro ta'sirining o'ziga xos energiyasini tavsiflaydi, ya'ni bu energiyani o'zgartiruvchi omillar suyuqlikning sirt taranglik koeffitsientini ham o'zgartiradi.

Shunday qilib, sirt taranglik koeffitsienti quyidagilarga bog'liq:

1. Suyuqlikning tabiati ("uchuvchi" suyuqliklar, masalan, efir, spirt va benzin uchun sirt tarangligi "uchuvchan bo'lmagan" - suv, simob va suyuq metallarga qaraganda kamroq).

2. Harorat (harorat qanchalik baland bo'lsa, sirt tarangligi shunchalik past bo'ladi).

3. Sovun yoki kir yuvish kukuni kabi sirt tarangligini kamaytiradigan sirt faol moddalar (sirt faol moddalar) mavjudligi.

4. Suyuqlikka tutash gazning xossalari.

E'tibor bering, sirt taranglik koeffitsienti sirt maydoniga bog'liq emas, chunki sirtga yaqin bo'lgan bitta molekula uchun bir xil molekulalarning qanchasi atrofida bo'lishi mutlaqo muhim emas. Sirt taranglik koeffitsientlarini ko'rsatadigan jadvalga e'tibor bering turli moddalar, haroratda:

Jadval 1. Suyuqliklarning havo bilan chegaradagi sirt taranglik koeffitsientlari, at

Demak, sirtga yaqin qatlam molekulalari suyuqlikning asosiy qismidagi molekulalarga nisbatan ortiqcha potentsial energiyaga ega. Mexanika kursida har qanday tizim minimal potentsial energiyaga intilishi ko'rsatilgan. Misol uchun, ma'lum bir balandlikdan tashlangan tana pastga tushishga moyil bo'ladi. Bundan tashqari, siz yotishda o'zingizni ancha qulay his qilasiz, chunki bu holda tanangizning massa markazi imkon qadar pastroq joylashgan. Suyuqlik holatida uning potentsial energiyasini kamaytirish istagi nimaga olib keladi? Sirt energiyasi sirt maydoniga bog'liq bo'lganligi sababli, bu har qanday suyuqlikning katta sirt maydoniga ega bo'lishi energetik jihatdan noqulay ekanligini anglatadi. Boshqacha qilib aytganda, erkin holatda suyuqlik o'z sirtini minimallashtirishga intiladi.

Buni sovun plyonkasi bilan tajriba qilish orqali tekshirish oson. Agar simli ramka sovunli eritmaga botirilsa, unda sovun plyonkasi hosil bo'ladi va plyonka shunday shaklga ega bo'ladiki, uning yuzasi minimal bo'ladi (2-rasm).

Guruch. 2. Sovunli eritmadan olingan raqamlar

Oddiy tajriba yordamida sirt taranglik kuchlarining mavjudligini tekshirishingiz mumkin. Agar simli halqaga ikkita joydan ip bog'langan bo'lsa va ipning uzunligi ipning biriktiruvchi nuqtalarini bog'laydigan akkord uzunligidan biroz kattaroq bo'lsa va sim halqasi sovunga botirilsa. eritma (3a-rasm), sovun plyonkasi halqaning butun yuzasini tortadi va ip sovun plyonkasida yotadi. Agar hozirda plyonka ipning bir tomonida singan bo'lsa, ipning boshqa tomonida qolgan sovun plyonkasi qisqaradi va ipni cho'zadi (3b-rasm).

Guruch. 3. Sirt taranglik kuchlarini aniqlash uchun tajriba

Nima uchun bu sodir bo'ldi? Gap shundaki, tepada qolgan sovun eritmasi, ya'ni suyuqlik uning sirt maydonini kamaytirishga intiladi. Shunday qilib, ip yuqoriga tortiladi.

Shunday qilib, biz sirt taranglik kuchining mavjudligiga ishonch hosil qildik. Endi uni qanday hisoblashni bilib olaylik. Buning uchun keling, fikrlash tajribasini o'tkazamiz. Yonlaridan biri harakatlanuvchi simli ramkani sovunli eritma ichiga tushiramiz (4-rasm). Biz sovun plyonkasini cho'zamiz, ramkaning harakatlanuvchi tomonida kuch bilan harakat qilamiz. Shunday qilib, shpalda uchta kuch ta'sir qiladi - tashqi kuch va plyonkaning har bir yuzasi bo'ylab ikkita sirt taranglik kuchi. Nyutonning ikkinchi qonunidan foydalanib, buni yozishimiz mumkin

Guruch. 4. Sirt taranglik kuchini hisoblash

Agar ta'sir ostida bo'lsa tashqi kuch shpal masofani siljitadi , keyin bu tashqi kuch ishni bajaradi

Tabiiyki, ushbu ishning bajarilishi tufayli plyonkaning sirt maydoni ortadi, ya'ni sirt energiyasi ham oshadi, biz sirt taranglik koeffitsienti orqali aniqlashimiz mumkin:

O'z navbatida, maydonning o'zgarishini quyidagicha aniqlash mumkin:

simli ramkaning harakatlanuvchi qismining uzunligi qayerda. Buni hisobga olib, tashqi kuchning ishi teng ekanligini yozishimiz mumkin

To'g'ri qismlarni (*) va (**) tenglashtirib, biz sirt taranglik kuchining ifodasini olamiz:

Shunday qilib, sirt taranglik koeffitsienti raqamli hisoblanadi kuchga teng sirt tarangligi, bu sirtni chegaralovchi chiziqning uzunligi birligiga ta'sir qiladi

Shunday qilib, biz yana bir bor ko'rdikki, suyuqlik shunday shaklga ega bo'ladiki, uning sirt maydoni minimal bo'ladi. Ma'lum hajm uchun sirt maydoni shar uchun minimal bo'lishini ko'rsatish mumkin. Shunday qilib, agar suyuqlikka boshqa kuchlar ta'sir qilmasa yoki ularning harakati kichik bo'lsa, suyuqlik sharsimon shaklga ega bo'ladi. Shunday qilib, masalan, suv nol tortishish kuchida (5-rasm) yoki sovun pufakchalarida (6-rasm) o'zini tutadi.

Guruch. 5. Nol tortishish kuchida suv

Guruch. 6. Sovun pufakchalari

Sirt taranglik kuchlarining mavjudligi, shuningdek, nima uchun metall igna suv yuzasida "yotayotganini" tushuntirishi mumkin (7-rasm). Sirtga ehtiyotkorlik bilan joylashtirilgan igna uni deformatsiya qiladi va shu bilan bu sirtning maydonini oshiradi. Shunday qilib, maydonning bunday o'zgarishini kamaytirishga moyil bo'lgan sirt taranglik kuchi paydo bo'ladi. Sirt tarangligining natijaviy kuchi yuqoriga yo'naltiriladi va u tortishish kuchini qoplaydi.

Guruch. 7. Suv yuzasida igna

Pipetkaning ishlash printsipi xuddi shunday tushuntirilishi mumkin. Og'irlik kuchi ta'sir qiladigan tomchi pastga tortiladi va shu bilan uning sirtini oshiradi. Tabiiyki, sirt taranglik kuchlari paydo bo'ladi, ularning natijasi tortishish yo'nalishiga qarama-qarshi bo'lib, tomchining cho'zilishiga yo'l qo'ymaydi (8-rasm). Pipetkaning rezina qopqog'ini bosganingizda, siz tortishish kuchiga yordam beradigan qo'shimcha bosim hosil qilasiz, bu tomchi tushishiga olib keladi.

Guruch. 8. Pipetka qanday ishlaydi

Yana bir misol keltiraylik Kundalik hayot. Agar siz bo'yoq cho'tkasini bir stakan suvga botirsangiz, uning tuklari ko'tariladi. Agar siz hozir bu cho'tkani suvdan olib tashlasangiz, barcha tuklar bir-biriga yopishganini sezasiz. Buning sababi shundaki, cho'tkaga yopishgan suvning sirt maydoni minimal bo'ladi.

Va yana bir misol. Agar siz quruq qum qal'asini qurmoqchi bo'lsangiz, muvaffaqiyatga erisha olmaysiz, chunki qum tortishish ta'sirida parchalanadi. Biroq, agar siz qumni ho'llasangiz, u qum donalari orasidagi suvning sirt tarangligi tufayli o'z shaklini saqlab qoladi.

Nihoyat, shuni ta'kidlaymizki, sirt taranglik nazariyasi murakkabroq muammolarni hal qilishda chiroyli va oddiy analogiyalarni topishga yordam beradi. jismoniy vazifalar. Misol uchun, engil va ayni paytda kuchli tuzilmani qurish kerak bo'lganda, sovun pufakchalarida sodir bo'ladigan fizika yordamga keladi. Va atom yadrosining birinchi adekvat modelini unga o'xshatish orqali qurish mumkin edi atom yadrosi bir tomchi zaryadlangan suyuqlik.

Adabiyotlar ro'yxati

G. Ya. Myakishev, B. B. Buxovtsev, N. N. Sotskiy. "Fizika 10". - M.: Ta'lim, 2008 yil.
Ya. E. Geguzin "Ko'piklar", Kvant kutubxonasi. - M.: Nauka, 1985 yil.
B. M. Yavorskiy, A. A. Pinskiy «Fizika asoslari» 1-jild.
G. S. Landsberg "Fizikadan boshlang'ich darslik" 1-jild.

Nkj.ru ().
Youtube.com().
Youtube.com().
Youtube.com().

Uy vazifasi

Ushbu dars uchun vazifalarni hal qilib, siz GIA ning 7,8,9 savollariga va Yagona davlat imtihonining A8, A9, A10 savollariga tayyorlanishingiz mumkin.
Gelfgat I.M., Nenashev I.Yu. "Fizika. 10-sinf muammolar to'plami "5.34, 5.43, 5.44, 5.47 ()
5.47-masala asosida suv va sovun eritmasining sirt taranglik koeffitsientini aniqlang.

Savollar va javoblar ro'yxati

Savol: Nima uchun sirt tarangligi harorat bilan o'zgaradi?

Javob: Haroratning oshishi bilan suyuqlik molekulalari tezroq harakatlana boshlaydi va shuning uchun molekulalar potentsial tortishish kuchlarini osonroq yengib chiqadi. Bu suyuqlikning sirtga yaqin qatlamining molekulalarini bog'laydigan potentsial kuchlar bo'lgan sirt taranglik kuchlarining pasayishiga olib keladi.

Savol: Sirt taranglik koeffitsienti suyuqlikning zichligiga bog'liqmi?

Javob: Ha, shunday, chunki suyuqlikning sirtga yaqin qatlami molekulalarining energiyasi suyuqlikning zichligiga bog'liq.

Savol: Suyuqlikning sirt taranglik koeffitsientini qanday usullar bilan aniqlash mumkin?

Javob: DA maktab kursi suyuqlikning sirt taranglik koeffitsientini aniqlashning ikkita usulini o'rganing. Birinchisi, simni yirtish usuli bo'lib, uning printsipi 5.44-sonli muammoda tasvirlangan Uy ishi, ikkinchisi - 5.47 muammosida tasvirlangan tomchilarni hisoblash usuli.

Savol: Nima uchun sovun pufakchalari bir muncha vaqt o'tgach qulab tushadi?

Javob: Gap shundaki, bir muncha vaqt o'tgach, tortishish kuchi ta'sirida, qabariq pastda yuqoridan ko'ra qalinroq bo'ladi, so'ngra bug'lanish ta'sirida bir nuqtada qulab tushadi. Bu butun pufakning o'xshash bo'lishiga olib keladi shar, kompensatsiyalanmagan sirt taranglik kuchlari ta'sirida qulab tushadi.

Suyuqlikning molekulalari bir-biriga juda yaqin joylashgan, shuning uchun tortishish kuchlari sezilarli qiymatga etadi. Har bir molekula qo'shni molekulalarning tortishishini boshdan kechiradi.

Agar molekula suyuqlik ichida bo'lsa (16-rasm), unda unga ta'sir qiluvchi kuchlarning natijasi nolga teng. Agar molekula suyuqlikning sirt qatlamida bo'lsa, vaziyat boshqacha. Suyuqlik chegarasi bo'lgan bug'ning (yoki gazning) zichligi suyuqlikning zichligidan bir necha baravar kam, shuning uchun bug 'molekulalari tomonidan ta'sir qiluvchi kuchlarning natijasi ham kuchlarning natijasidan ancha past bo'ladi. suyuqlik molekulalari tomonidan ta'sir qiladi. Natijada, sirt qatlamida joylashgan har bir molekulaga suyuqlik ichiga yo'naltirilgan kuch ta'sir qiladi.

Guruch. 16. Sirt taranglik kuchlarining paydo bo'lishi

Molekula suyuqlikning chuqurligidan sirt qatlamiga o'tganda, bu qatlamda unga ta'sir qiluvchi kuchlar ta'sirida molekula ustida salbiy ish bajariladi. Qayerda kinetik energiya molekulasi kamayadi, potentsialga aylanadi. Shunday qilib, sirt qatlamidagi molekulalar qo'shimcha potentsial energiyaga ega. Sirt qatlami umuman qo'shimcha energiyaga ega bo'lib, u kiradi ajralmas qismi ichida ichki energiya suyuqliklar.

Ushbu qo'shimcha energiya mavjudligi suyuqlikning sirtini kamaytirishga moyil bo'lishiga olib keladi. Suyuqlik o'zini elastik cho'zilgan plyonka bilan o'ralgandek tutadi, u qisqarishga moyil bo'ladi. Aslida, film yo'q, sirt qatlami butun suyuqlik bilan bir xil molekulalardan iborat.

Suyuqlik yuzasida uzunlikning yopiq konturi bilan chegaralangan qismni aqliy ravishda ajratamiz l. Ushbu bo'limning qisqarish tendentsiyasi uning sirtning qolgan qismida sirtga tangensial kuchlar bilan ta'sir qilishiga olib keladi. Bu kuchlar sirt taranglik kuchlari deyiladi. Uchun miqdoriy aniqlash sirt kuchlari sirt taranglik koeffitsienti (yoki sirt tarangligi) deb ataladigan qiymatni kiritadi.

Sirt taranglik koeffitsienti (a) - sirt taranglik kuchi modulining nisbatiga teng skalyar fizik kattalik. F, uzunligi bilan sirt qatlamining chegarasida harakat qiladi l, bu uzunlikka:

(33)

Sirt qatlamining maydonini o'zgartirish uchun doimiy harorat miqdori bo'yicha dS, ish qilish kerak

dA = adS, (34)

bu yerda a - sirt taranglik koeffitsienti.

Hududni o'zgartirganda S1 oldin S2 ish teng bo'ladi:

A = a(S2 – S1). (35)

A ishni bajarishda sirt qatlamining energiyasi miqdorga o'zgaradi DW.

A= DW.= a(S2 – S1) = adS.

(36)

Hajmi a:

Shunday qilib, sirt taranglik koeffitsientining yana bir ta'rifi berilishi mumkin.

Sirt taranglik koeffitsienti - bu sirt qatlamining potentsial energiyasining o'zgarishining ushbu qatlamning sirt maydonining o'zgarishiga nisbatiga teng bo'lgan skalyar fizik miqdor.

Sirt taranglik koeffitsienti ga bog'liq kimyoviy tarkibi suyuqlik va uning harorati. Haroratning oshishi bilan a kamayadi va kritik haroratda yo'qoladi.

Sirt tarangligi suyuqliklarda mavjud bo'lgan aralashmalarga sezilarli darajada bog'liq. Suyuqlikning sirt tarangligini kamaytiradigan moddalar sirt faol moddalar deb ataladi. Sovun suv uchun eng mashhur sirt faol moddadir. Uning sirt tarangligini sezilarli darajada kamaytiradi (taxminan 7,5 * 10 -2 dan 4,5 * 10 -2 N / m gacha). Suvga nisbatan efirlar, spirtlar, moylar va boshqalar sirt faoldir. Molekulyar nuqtai nazardan, sirt faol moddalarning ta'siri suyuqlik molekulalari orasidagi tortishish kuchlari suyuqlik va nopoklik molekulalari orasidagi tortishish kuchlaridan kattaroq ekanligi bilan izohlanadi. Sirt qatlamidagi suyuqlik molekulalari nopoklik molekulalariga qaraganda ko'proq kuch bilan suyuqliklarga tortiladi. Natijada suyuqlik molekulalari sirt qatlamidan unga chuqur kirib boradi va sirt faol moddalar molekulalari sirtga siljiydi.

Sirt faol moddalar namlovchi moddalar, flotatsiya reagentlari, ko'pikli moddalar, dispersantlar - qattiqlikni kamaytiradigan moddalar, plastiklashtiruvchi qo'shimchalar, kristallanishni o'zgartiruvchi moddalar va boshqalar sifatida ishlatiladi.

Sirt qatlami molekulalari topilgan maxsus sharoitlar haqida aytilganlarning barchasi butunlay qattiq jismlarga ham tegishli. Shuning uchun qattiq jismlar, suyuqliklar kabi, sirt tarangligiga ega.

Interfeysdagi hodisalarni ko'rib chiqishda turli muhitlar shuni yodda tutish kerakki, suyuqlik yoki qattiq jismning sirt energiyasi nafaqat berilgan suyuqlik yoki qattiq jismning xossalariga, balki ular bilan chegaradosh bo'lgan moddaning xususiyatlariga ham bog'liq. To'g'ri aytganda, bir-biriga tutashgan ikkita moddaning umumiy sirt energiyasi a 12 ni hisobga olish kerak. Faqat bir modda gazsimon bo'lsa, boshqa modda bilan kimyoviy reaksiyaga kirmasa va unda kam erisa, ikkinchi suyuqlik yoki qattiq jismning sirt energiyasi (yoki sirt taranglik koeffitsienti) haqida oddiygina gapirish mumkin.

Guruch. 17. Suyuq, gaz va qattiq jismning chegarasi

Agar bir vaqtning o'zida uchta modda bir-biri bilan chegaradosh bo'lsa: qattiq, suyuq va gazsimon (17-rasm), unda butun tizim umumiy potentsial energiyaning (sirt, tortishish sohasida va boshqalar) minimaliga mos keladigan konfiguratsiyani oladi. . Xususan, har uch moddaning chegaradosh konturi qattiq jism yuzasida shunday joylashganki, konturning har bir elementiga tatbiq etilgan barcha sirt taranglik kuchlarining kontur elementi qaysi yoʻnalishda proyeksiyalari yigʻindisi boʻlsa. harakat qilishi mumkin (ya'ni, qattiq jism yuzasiga tegish yo'nalishi bo'yicha) nolga teng edi. Anjirdan. 17 shundan kelib chiqadiki, uzunlikdagi kontur elementi uchun muvozanat sharti Dl quyidagicha yoziladi:

Dla TG = Dla TG + Dla TG costh (37)

qayerda a TG, a TG va a ZhG - chegaralardagi sirt taranglik koeffitsientlari: qattiq - gaz, qattiq - suyuq va suyuq - gaz.

Qattiq jism yuzasiga va suyuqlik yuzasiga tegishlar orasidagi suyuqlik ichida o'lchanadigan th burchakka teginish burchagi deyiladi. Ko'ra (37)

. (38)

Aloqa burchagi (38) ifoda bilan faqat sharti bilan aniqlanadi

. (39)

Agar (39) qoniqtirilmasa, ya'ni. |a TG – a TG | > a ZhG, th ning har qanday qiymati uchun muvozanatni o'rnatib bo'lmaydi. Bu ikki holatda sodir bo'ladi.

1) a TG > a TG + a FG. th burchagi qanchalik kichik bo'lmasin, a TG kuchi qolgan ikkitasidan kattaroqdir (18-rasm, a). Bunday holda, suyuqlik qattiq jismning yuzasiga cheksiz ravishda tarqaladi - mavjud to'liq namlash. Sirtdagi qattiq - gazni ikkita sirt, qattiq - suyuq va suyuq - gaz bilan almashtirish energiya jihatidan qulay bo'lib chiqadi. To'liq namlash bilan aloqa burchagi nolga teng.

2) a TG > a TG + a FG. th burchagi p ga qanchalik yaqin bo'lishidan qat'iy nazar, a TL kuchi qolgan ikkitasidan kattaroqdir (18,b-rasm). Qattiq-suyuq sirtni ikkita sirt, qattiq-gaz va suyuq-gaz bilan almashtirish energetik jihatdan qulay bo'lib chiqadi. To'liq namlanmaslik bilan aloqa burchagi p ga teng .

Guruch. 18. To'liq namlash va to'liq namlanmaslik

Agar (39) shart bajarilsa, a TG va a TG o'rtasidagi nisbatga qarab, kontakt burchagi o'tkir yoki o'tmas bo'lib chiqishi mumkin. Agar a TG > a TG bo'lsa, u holda costh > 0 va th burchak o'tkir (19a-rasm). Bunday holda, qisman namlash sodir bo'ladi. Agar a TG< α ТЖ, то cosθ < 0, и угол θ - тупой (рис. 19,б). В этом случае имеет место частичное несмачивание.

19-rasm. Qisman namlash va qisman namlanmaslik

Suvning sirt tarangligi suvning eng qiziqarli xususiyatlaridan biridir.

Bu erda vakolatli manbadan ushbu atamaning ta'rifi.

Yuzaki taranglik bu ...

Katta tibbiy entsiklopediya

Yuzaki taranglik (P. n.) - sirt plyonkasining har bir qismi (suyuqlikning erkin yuzasi yoki ikki faza orasidagi har qanday interfeys) sirtning qo'shni qismlariga ta'sir qiladigan tortishish kuchi. Ichki bosim va P. n. Suyuqlikning sirt qatlami elastik cho'zilgan membrana kabi harakat qiladi. Chap tomonidan ishlab chiqilgan g'oyaga ko'ra. arr. Laplas (Laplas), suyuqlik yuzalarining bu xossasi masofa bilan tez kamayib boruvchi molekulyar tortishish kuchlariga bog'liq. Bir hil suyuqlik ichida uni o'rab turgan molekulalarning har bir molekulasiga ta'sir qiluvchi kuchlar o'zaro muvozanatlashgan. Ammo sirt yaqinida molekulyar tortishishning natijaviy kuchi ichkariga yo'naltiriladi; u suyuqlikning asosiy qismiga sirt molekulalarini tortishga intiladi. Natijada, butun sirt qatlami, elastik cho'zilgan plyonka kabi, suyuqlikning ichki massasiga sirtga normal yo'nalishda juda katta bosim o'tkazadi. Hisob-kitoblarga ko'ra, suyuqlikning butun massasi joylashgan bu "ichki bosim" bir necha ming atmosferaga etadi. Qavariq yuzada ortadi, botiq yuzada esa kamayadi. Erkin energiyaning minimal darajaga moyilligi tufayli har qanday suyuqlik uning yuzasi - sirt kuchlarining ta'sir qilish joyi - mumkin bo'lgan eng kichik qiymatga ega bo'lgan shaklni olishga intiladi. Suyuqlikning sirti qanchalik katta bo'lsa, uning sirt plyonkasi egallagan maydoni qanchalik katta bo'lsa, uning qisqarishi paytida chiqarilgan erkin sirt energiyasining miqdori ko'p bo'ladi. Siqilish yuzasi plyonkasining har bir qismi qo'shni qismlarga (erkin yuzaga parallel yo'nalishda) ta'sir qiladigan kuchlanish kuchlanish tarangligi deb ataladi. Elastik cho'zilgan jismning elastik tarangligidan farqli o'laroq, P. n. sirt plyonkasi siqilganligi sababli zaiflashmaydi. ... Sirt tarangligi suyuqlikning erkin sirtini bir marta oshirish uchun bajarilishi kerak bo'lgan ishga tengdir. P. n. suyuqlikning gaz bilan (shuningdek, o'z bug'i bilan), boshqa aralashmaydigan suyuqlik bilan yoki qattiq jism bilan chegarasida kuzatiladi. Xuddi shu tarzda, qattiq jismda P. n. gazlar va suyuqliklar bilan interfeysda. P. dan farqli o'laroq, kesilgan suyuqlik (yoki qattiq jism) o'zining erkin yuzasida gazsimon muhit bilan chegaradosh, ikkita suyuqlik (yoki suyuq va qattiq) fazalarning ichki chegarasida kuchlanishga ega, maxsus atamani belgilash qulay. Nemis adabiyotida "chegara tarangligi" (Grenzflachenspannung) atamasi qabul qilingan. Agar suyuqlikda erigan bo'lsa, uni tushirish P. n., keyin erkin energiya chegara sirtining hajmini kamaytirish bilan emas, balki adsorbsiya orqali ham kamayadi: sirt faol (yoki kapillyar faol) modda sirt qatlamida yuqori konsentratsiyada to'planadi ...
…

Katta tibbiy ensiklopediya. 1970 yil

Yuqorida aytilganlarning barchasini shu tarzda umumlashtirish mumkin - har qanday suyuqlik, shu jumladan suv yuzasida joylashgan molekulalar suyuqlik ichidagi qolgan molekulalar tomonidan tortiladi, buning natijasida sirt tarangligi paydo bo'ladi. Biz bu mulkni soddalashtirilgan tushunish ekanligini ta'kidlaymiz.

Suvning sirt tarangligi

Ushbu xususiyatni yaxshiroq tushunish uchun biz haqiqiy hayotda suvning sirt tarangligining bir nechta ko'rinishini keltiramiz:

Suv jo'mrakning uchidan qanday tomchilab, to'kilmasligini ko'rsak, bu suvning sirt tarangligi;
Parvozdagi yomg'ir tomchisi yumaloq, biroz cho'zilgan shaklga ega bo'lsa, bu suvning sirt tarangligi;
Suv o'tkazmaydigan sirtdagi suv sharsimon shaklga ega bo'lganda, bu suvning sirt tarangligi;
Suv havzalari yuzasida shamol esganda paydo bo'ladigan to'lqinlar ham suvning sirt tarangligining ko'rinishidir;
Kosmosdagi suv sirt tarangligi tufayli sharsimon shaklga ega bo'ladi;
Suv chandiqli hasharot suvning aynan shu xususiyati tufayli suv yuzasida qoladi;
Agar igna suv yuzasiga ehtiyotkorlik bilan qo'yilsa, u suzadi;
Turli xil zichlikdagi va rangdagi suyuqliklar navbatma-navbat stakanga quyilsa, ularning aralashmasligini ko'ramiz;
Iridescent sovun pufakchalari ham sirt tarangligining ajoyib namoyonidir.

Sirt taranglik koeffitsienti

Politexnik terminologik izohli lug'at

Sirt taranglik koeffitsienti suyuqlik yuzasida yoki bir-biriga aralashmaydigan ikkita suyuqlik orasidagi chegaradagi sirt tarangligining chiziqli kuchidir.

Politexnik terminologiya izohli lug'at. Tuzuvchilar: V. Butakov, I. Fagradyants. 2014 yil

Quyida biz 20 ° C haroratda turli xil suyuqliklar uchun sirt taranglik koeffitsienti (C.T.S.) qiymatlarini beramiz: