Povrchová vrstva kapalin

Prezentace na téma: "Povrchová vrstva kapalin"— Transkript prezentace:

1 Povrchová vrstva kapalin
Molekulová fyzika Povrchová vrstva kapalin

2 Kapaliny Přechod mezi plyny a pevnými látkami
Krátkodosahové uspořádání částic Kmitají s f = 1012 Hz kolem rovnovážné polohy, po 1 ns nová rovnovážná poloha S teplotou se zkracuje tato doba, lepší tekutost, menší viskosita (vnitřní tření) Vzdálenosti m, značné síly, projevují se zvláště na povrchu

3 Proč se mohou udržet na hladině předměty s větší hustotou než voda?

4 Jak se chová rostoucí kapka?

5 Jakoby pružný balónek naplněný vodou

6 Tyto pokusy ukazují, že volný povrch kapaliny se chová jako tenká pružná blána.
Proč?

7 Sféra molekulového působení
Molekuly kapaliny na sebe vzájemně působí přitažlivými silami, jejichž velikost s rostoucí vzdáleností molekul klesá. Kolem každé molekuly si lze představit kouli (sféru molekulového působení) o poloměru rm, kam dosahuje silové působení molekuly na své sousední molekuly. rm = 1 nm (tj. několik mezimolekulových vzdáleností)

8 Sféra molekulového působení

9 Sféra molekulového působení
Molekula uvnitř kapaliny výslednice přitažlivých sil, jimiž molekuly v této sféře působí na uvažovanou molekulu, je nulová Molekula ve vzdálenosti od povrchu menší než rm výslednice přitažlivých sil, jimiž molekuly v této sféře působí na uvažovanou molekulu, směřuje kolmo k volnému povrchu a dovnitř kapaliny

10 Povrchová vrstva kapaliny
Vrstva molekul, jejíž vzdálenost od volného povrchu kapaliny je menší než poloměr sféry molekulového působení Na každou molekulu, která se nachází v povrchové vrstvě kapalin působí sousední molekuly přitažlivou silou, která míří dovnitř kapaliny Povrchová vrstva se chová jako pružná blána

11 Povrchová energie Při přemístění molekuly z vnitřku kapaliny do její povrchové vrstvy, je nutno vykonat práci k překonání právě popsané síly. Proto mají molekuly z povrchové vrstvy větší potenciální energii než molekuly v této vrstvě neležící. Povrchové vrstvě přiřazujeme tzv. povrchovou energii E = Sσ nová složka vnitřní energie kapalin S je volný povrch kapaliny a σ tzv. povrchové napětí (73 mN/m)

12 Povrchová energie Kapalina chce mít povrchovou energii, co nejmenší, tedy i povrch koule Malé kapky jsou kulovité, velké jsou pokřiveny tíhovou silou

13 Stav bez tíže

14 Spočítej povrchovou energii
Jak velká energie se uvolní, jestliže se při dešti z kapiček o poloměru 1 µm vytvoří velká kapka s poloměrem 3 mm? Na jakou formu se tato uvolněná energie přemění a jak se to projeví? Jakému přírůstku teploty vody by tato energie odpovídala?

15 Autor: ©entomart, Attribution, https://commons. wikimedia. org/w/index