Павярхоўнае нацяжэнне вады - уся справа ў мяжы

Кап, кап ... Вось чарговая кропля сабралася на носіку крана, набракла і сарвалася ўніз. Падобная карціна знаёмая любому. Або цёплы летні дожджык палівае знудзіліся па вільгаці зямлю - і зноў кроплі. А чаму менавіта кроплі? У чым тут прычына? Усё вельмі проста: прычынай гэтага з'яўляецца павярхоўнае нацяжэнне вады.

Гэта адно з уласцівасцяў вады ці, калі казаць увогуле, усіх вадкасцяў. Як вядома, газ запаўняе ўвесь аб'ём, у які трапляе, а вось вадкасць гэтага зрабіць не можа. Малекулы, якія знаходзяцца ўнутры аб'ёму вады, акружаны такімі ж малекуламі з усіх бакоў. А вось якія знаходзяцца на паверхні, на мяжы вадкасці і газу, адчуваюць ўздзеянне не з усіх бакоў, а толькі з боку тых малекул, якія размешчаны ўнутры аб'ёму, з боку газу на іх ўздзеяння няма.

Пры гэтым на паверхні вадкасці будзе дзейнічаць сіла, накіраваная ўздоўж яе перпендыкулярна да таго участку паверхні, на які яна дзейнічае. У выніку дзеяння гэтай сілы і ўзнікае павярхоўнае нацяжэнне вады. Знешніх яго праявай будзе адукацыю падабенства нябачнай, пругкай плёнкі на мяжы падзелу. З прычыны ўздзеяння паверхневага нацяжэння кропля вады прыме форму сферы як цела, які мае найменшую плошчу пры зададзеным аб'ёме.

Зараз можна вызначыць, што павярхоўнае нацяжэнне - гэта праца па змяненні паверхні вадкасці. З іншага боку яго можна вызначыць як энергію, неабходную для разрыву адзінкі паверхні. Павярхоўнае нацяжэнне магчыма на мяжы вадкасці і газу. Яно вызначаецца сілай, якая дзейнічае паміж малекуламі, і значыць, адказнай за лятучасць (выпаральнасць). Чым менш велічыня павярхоўнага нацяжэння, тым больш лятучай будзе вадкасць.

Можна вызначыць, чаму роўна павярхоўнае нацяжэнне. Формула для яго вылічэнні ўключае ў сябе плошчу паверхні і каэфіцыент паверхневага нацяжэння. Як ужо згадвалася раней, каэфіцыент не залежыць ад формы і велічыні паверхні, а вызначаецца сілай межмолекулярных ўзаемадзеяння, г.зн. тыпам вадкасці. Для розных вадкасцяў яго велічыня будзе рознай.

Павярхоўнае нацяжэнне вады можна мяняць. Гэта дасягаецца награваннем, даданнем біялагічна актыўных рэчываў - такіх, як мыла, парашок, паста. Яго велічыня залежыць ад ступені чысціні вады. Чым чысцей вада, тым велічыня павярхоўнага нацяжэння больш, і яна па сваім значэнні саступае толькі ртуці.

Цікаўны эфект назіраецца, калі вадкасць датыкаецца і з цвёрдым рэчывам, і з газам. Калі мы вырабім кроплю вады на паверхню парафіна, то яна прыме форму шарыка. Гэта выклікана тым, што сілы, якія дзейнічаюць паміж парафінам і кропляй, менш, чым ўзаемадзеянне паміж сабой малекул вады, у выніку чаго і з'яўляецца шарык. Калі сілы, якія дзейнічаюць паміж паверхняй і кропляй, будуць больш, чым сілы межмолекулярных ўзаемадзеяння, то вада раўнамерна растечется па паверхні. Гэта з'ява называецца змочваннем.

Эфект змочвальнасці ў нейкай ступені можа характарызаваць ступень чысціні паверхні. На чыстай паверхні кропля расцякаецца раўнамерна, а калі паверхню забруджаная або пакрыта рэчывам, ня змочваюць вадой, то апошняя збіраецца ў шарыкі.

Як прыклад выкарыстання павярхоўнага нацяжэння у прамысловасці можна прывесці адліўку сферычных дэталяў, напрыклад, дробу для стрэльбаў. Кроплі расплаўленага металу проста застываюць на ляту, прымаючы шарападобным форму.

Павярхоўнае нацяжэнне вады, як і любы іншы вадкасці, з'яўляецца адным з важных яе параметраў. Яно вызначае некаторыя характарыстыкі вадкасці - такія, як лятучасць (выпаральнасць) і змочвальнасці. Яго значэнне залежыць толькі ад параметраў межмолекулярных ўзаемадзеяння.