Номер 4, страница 274 - гдз по физике 10 класс учебник Хижнякова, Синявина

Молекулярная физика. Глава 10. Агрегатные состояния вещества. Фазовые переходы. Параграф 49. Смачивание. Капиллярные явления. Вопросы - номер 4, страница 274.

Условие.

4. В чём состоит причина капиллярных явлений?

Решение.

4. Причиной капиллярных явлений, то есть подъема или опускания жидкости в узких трубках (капиллярах), является совокупное действие двух факторов: поверхностного натяжения жидкости и явления смачивания (или несмачивания) этой жидкостью стенок капилляра.

Рассмотрим эти факторы подробнее:

1. Поверхностное натяжение. Молекулы на поверхности жидкости испытывают результирующую силу, направленную внутрь объема жидкости. Это приводит к тому, что поверхность жидкости стремится сократить свою площадь до минимума и ведет себя подобно упругой пленке. Сила, действующая вдоль поверхности жидкости и стремящаяся сократить эту поверхность, называется силой поверхностного натяжения.

2. Смачивание и несмачивание. Поведение жидкости у стенок твердого тела зависит от соотношения сил притяжения между молекулами самой жидкости (когезия) и сил притяжения между молекулами жидкости и твердого тела (адгезия).

• Если силы адгезии больше сил когезии, жидкость смачивает поверхность. Молекулы жидкости сильнее притягиваются к стенкам, чем друг к другу, и "расползаются" по поверхности. Уровень жидкости у стенок капилляра поднимается, образуя вогнутый мениск (например, вода в стеклянной трубке).
• Если силы когезии больше сил адгезии, жидкость несмачивает поверхность. Молекулы жидкости сильнее притягиваются друг к другу, чем к стенкам, и жидкость стремится принять форму капли. Уровень жидкости у стенок опускается, образуя выпуклый мениск (например, ртуть в стеклянной трубке).

Искривление поверхности жидкости (образование мениска) из-за смачивания или несмачивания приводит к появлению дополнительного (лапласовского) давления под мениском. В случае смачивания, под вогнутой поверхностью давление меньше, и внешнее давление "заталкивает" жидкость вверх по капилляру. В случае несмачивания, под выпуклой поверхностью давление больше, и жидкость "выталкивается" из капилляра вниз. Подъем или опускание жидкости продолжается до тех пор, пока сила тяжести столба жидкости не уравновесит силы, вызывающие это движение.

Таким образом, капиллярные явления — это прямое следствие межмолекулярного взаимодействия, проявляющегося через поверхностное натяжение и смачивание.

Ответ: Причиной капиллярных явлений является результат совместного действия сил поверхностного натяжения жидкости и сил взаимодействия между молекулами жидкости и стенками капилляра (смачивание или несмачивание).