Номер 2, страница 162 - гдз по физике 10 класс учебник Кабардин, Орлов

2. Что называют краевым углом?

1. Явления смачивания и несмачивания объясняются соотношением сил межмолекулярного взаимодействия на границе трех сред: твердого тела, жидкости и газа. Существуют силы сцепления (когезии) — притяжение между молекулами одной и той же субстанции (в данном случае, жидкости), и силы прилипания (адгезии) — притяжение между молекулами разных субстанций (жидкости и твердого тела).
Если силы прилипания молекул жидкости к поверхности твердого тела превосходят силы сцепления между молекулами самой жидкости, то жидкость стремится увеличить площадь контакта с поверхностью, то есть растекается по ней. Это явление называется смачиванием. Например, вода хорошо смачивает чистое стекло.
Если же силы сцепления внутри жидкости оказываются больше сил прилипания к твердой поверхности, то жидкость под действием сил поверхностного натяжения стремится принять форму с минимальной площадью поверхности (шарообразную) и "собирается" в каплю. Это явление называется несмачиванием. Например, ртуть не смачивает стекло, а вода не смачивает парафин.

Ответ: Явления смачивания и несмачивания объясняются соотношением между силами притяжения молекул жидкости друг к другу (силы сцепления) и силами их притяжения к поверхности твердого тела (силы прилипания). Смачивание происходит, когда силы прилипания больше сил сцепления, и несмачивание — когда наоборот.

2. Краевым углом (или углом смачивания) называют угол, образованный касательной к поверхности жидкости в точке её контакта с твердым телом и поверхностью этого твердого тела. Важно, что этот угол, обозначаемый греческой буквой тета ($\theta$), измеряется всегда внутри жидкой фазы.
Краевой угол является количественной мерой смачивания:
• В случае смачивания краевой угол является острым: $\theta < 90^\circ$. Если жидкость полностью растекается по поверхности, говорят о полном смачивании, при котором $\theta = 0^\circ$.
• В случае несмачивания краевой угол является тупым: $\theta > 90^\circ$. При полном несмачивании, когда жидкость касается поверхности лишь в одной точке, $\theta = 180^\circ$.

Ответ: Краевой угол — это угол между поверхностью твёрдого тела и касательной к поверхности жидкости в точке их контакта, измеряемый внутри жидкости. Он характеризует способность жидкости смачивать данную поверхность.

3. Капилляр (от латинского слова capillaris — волосяной) — это очень узкая трубка, канал или пора, внутренний диаметр которой настолько мал, что в ней становятся существенными капиллярные явления. Примерами капилляров в природе и технике служат тончайшие кровеносные сосуды, поры в почве и губках, волокна растений, фитили в свечах и керосиновых лампах, узкие зазоры между деталями механизмов.

Ответ: Капилляр — это трубка с очень малым внутренним диаметром (каналом).

4. Капиллярные явления (или капиллярность) — это физические явления, заключающиеся в способности жидкостей изменять свой уровень в узких трубках (капиллярах), пористых телах или узких щелях по сравнению с уровнем в сообщающихся с ними широких сосудах. Это происходит под действием сил поверхностного натяжения на границе раздела жидкости и твёрдого тела.
• Капиллярный подъём: Если жидкость смачивает стенки капилляра ($\theta < 90^\circ$), её поверхность у стенок (мениск) имеет вогнутую форму. Силы поверхностного натяжения создают равнодействующую, направленную вверх, которая "подтягивает" столб жидкости вверх. Жидкость поднимается до тех пор, пока эта сила не уравновесится силой тяжести поднявшегося столба жидкости. Пример: подъём воды в стеклянной трубке.
• Капиллярное опускание: Если жидкость не смачивает стенки капилляра ($\theta > 90^\circ$), мениск имеет выпуклую форму. Силы поверхностного натяжения создают силу, направленную вниз, которая опускает столб жидкости. Уровень жидкости в капилляре устанавливается ниже, чем в широком сосуде. Пример: опускание ртути в стеклянной трубке.
Высота подъёма (или глубина опускания) жидкости $\text{h}$ в цилиндрическом капилляре радиусом $\text{r}$ описывается законом Жюрена: $h = \frac{2\sigma \cos\theta}{\rho g r}$, где $\sigma$ — коэффициент поверхностного натяжения, $\rho$ — плотность жидкости, $\text{g}$ — ускорение свободного падения.

Ответ: Капиллярные явления заключаются в подъёме или опускании жидкости в узких трубках (капиллярах), вызванных силами поверхностного натяжения и зависящих от того, смачивает или не смачивает жидкость стенки капилляра.