POVRCHOVÁ VRSTVA KAPALINY

Experimenty

Do „plného“ poháru vodyvkládáme kovové předměty.

Volný povrch kapaliny se chová podobně jako tenkápružná blána.

Na volný povrch vodypoložíme minci.

Sféra molekulového působení

rm - poloměr sféry molekulového působení

Je oblast v okolí molekuly, v níž se projevuje vzájemnésilové působení molekul – koule o poloměru rm.

rm 1nm

Molekuly kapaliny na sebe navzájem působí přitažlivými silami, jejichž velikost klesáse vzdáleností lze najít takovou vzdálenost, ve které je vzájemné silové působenímolekul zanedbatelné.

Celá „sféra“ je vyplněna molekulami kapaliny.Výslednice přitažlivých sil, které působí na uvažovanou centrální molekulu, je nulová.

Molekuly, jejichž sféra vzájemného molekulovéhopůsobení leží uvnitř kapaliny

Molekuly, jejichž vzdálenost od volného povrchukapaliny je menší než rm

Výslednice sil působících na molekulu ve středu sféryje nenulová – vektor síly FV je kolmý k volnémupovrchu kapaliny a směřuje dovnitř kapaliny.

mr

vFvF

mr

Na molekuly, jejichž vzdálenost od volného povrchukapaliny je menší než rm,

působí výsledná síla kolmá k volnému povrchu kapalinya směřuje dovnitř kapaliny.

mr

Povrchová vrstvaje vrstva molekul, jejichž vzdálenost od volného povrchukapaliny je menší než rm.

Na každou molekulu, která leží v povrchové vrstvě kapa-liny, působí sousední molekuly přitažlivou silou, kterámíří dovnitř kapaliny. Tloušťka vrstvy je 10-9 m.

mr

Povrchová energieje energie povrchové vrstvy kapaliny.Je jednou ze složek vnitřní energie kapaliny.

Při posunutí molekuly zevnitř kapaliny do její povrchovévrstvy je třeba vykonat práci působením síly orientovanéproti síle FV. Molekula v povrchové vrstvě má tedy většípotenciální energii vzhledem k okolním molekulám.

vF

Po přelití kapaliny do jiné nádoby se změní obsahpovrchu kapaliny daného objemu o S ...

Se změnou obsahu povrchu kapaliny se změní také energiepovrchové vrstvy o hodnotu E. - povrchové napětí (závisí na druhu kapaliny a na prostředí nad jejím volným povrchem; klesá s rostoucí teplotou.)

SE 2S

1S12 SSS

Kapalina daného objemu má snahu zaujmout takovýtvar, aby její povrch měl co nejmenší obsah a tím bylataké minimální povrchová energie.

Volné kapky, např. mlhy nebo rosy, mají kulovitý tvar.

Koule má při daném objemu nejmenší obsah povrchu.

Vypočítejte změnu povrchové energie při spojení drobných vodních kapek s poloměrem 2,0 m do jedné velké kapky s poloměrem 2,0 mm.Povrchové napětí vody ve styku se vzduchem je = 73 mN.m-1.

Řešte úlohu:

Zmenší se o 3,7 mJ.

Sféra molekulového působení je oblast v okolí molekuly: a) v níž se projevuje gravitační silové působení mezi molekulami, b) v níž se projevuje elektrické silové působení mezi molekulami, c) v níž se projevuje magnetické silové působení mezi molekulami, d) v níž se projevuje vzájemné molekulové silové působení.

Test

1

Na molekuly, jejichž vzdálenost od volného povrchukapaliny je menší než poloměr sféry molekulovéhopůsobení:a) působí výsledná síla kolmá k volnému povrchu kapaliny a směřuje ven z kapaliny,b) působí výsledná síla vodorovná s volným povrchem kapaliny a směřuje dovnitř kapaliny,c) působí výsledná síla kolmá k volnému povrchu kapaliny a směřuje dovnitř kapaliny,d) působí výsledná síla vodorovná s volným povrchem kapaliny a směřuje ven z kapaliny.

Test

2

Změní-li se povrch kapaliny daného objemu o S,změní se povrchová energie o hodnotu:

Test

3

SE a) SE b)

ES c) SE d)

Vyberte správné tvrzení:

a) Na každou molekulu, která leží v kapalině, působí sousední molekuly přitažlivou silou, která směřuje dovnitř kapaliny.b) Na každou molekulu, která leží v povrchové vrstvě kapaliny, působí sousední molekuly přitažlivou silou, která směřuje ven z kapaliny.c) Na každou molekulu, která leží v povrchové vrstvě kapaliny, působí sousední molekuly přitažlivou silou, která směřuje dovnitř kapaliny.d) Na každou molekulu, která leží v povrchové vrstvě kapaliny, působí všechny molekuly přitažlivou silou, která směřuje dovnitř kapaliny.

Test

4