4.2.2 Povrchové napětí

 

V minulé kapitole jsme si objasnili příčiny vzniku povrchové vrstvy kapalin. Ta se v přírodě projevuje například u kapek, které vypadají jako koule. Malá tělíska položená na hladinu na hladině zůstanou. I to je důsledkem existence povrchové vrstvy. Proč nepropadnou, když mají větší hustotu? Proč kapka vody má tvar právě koule?

Na povrchu kapaliny existuje povrchová síla. Povrchová síla je kolmá k řezu povrchu a má směr tečny k tomuto povrchu. Pro přemístění molekuly ze středu kapaliny do povrchové vrstvy musíme konat práci W. Kolikrát větší je povrch kapaliny, tolikrát větší je povrchová energie Wp. Je rovna rozdílu potenciální energie molekul v povrchu kapaliny a uvnitř kapaliny*.

Rovnovážný stav je ve fyzice vždy charakterizován minimem energie. Kapalina se tak snaží zaujmout minimální povrch, aby měla minimum potenciální energie! Proto se i blána v pokusu snaží povrch zmenšit. Stejně tak kapky mají tvar  koule, protože při daném objemu má koule nejmenší povrch.

Povrchové napětí definujeme jako podíl velikosti povrchové síly F a délky l okraje povrchové blány

 

Jednotkou povrchového napětí je newton na metr, značka N/m. Malou hodnotu povrchového napětí při dané teplotě mají látky těkavé. Povrchové napětí s rostoucí teplotou klesá. Při kritické teplotě přestává povrchové napětí existovat. Zmizí rozhraní mezi kapalinou a její sytou párou.

I další jevy kolem nás mají základ v jevech spojených s vlastnostmi povrchové vrstvy. Za všechny jmenujme aspoň vznik pěny.

foto.bmp (11598 bytes)

1.2 video.jpg (1686 bytes)

* Molekul nacházejících se v povrchové vrstvě a týchž molekul, kdyby byly uvnitř nádoby.

 

Up 4.2.1 Molekulový tlak 4.2.2 Povrchové napětí 4.2.3 Jevy na rozhraní 4.2.4 Kapilární tlak