Номер 1, страница 313 - гдз по физике 10 класс учебник Касьянов

Вопросы. Параграф 66. Смачивание, капиллярность. 11. Жидкость и пар. Молекулярная физика - номер 1, страница 313.

Условие.

1. Охарактеризуйте явление смачивания. При каких условиях жидкость смачивает (не смачивает) поверхность твёрдого тела?

Решение.

Явление смачивания — это поверхностное явление, которое происходит на границе раздела трёх фаз: твёрдой, жидкой и газообразной. Оно характеризует способность жидкости растекаться по твёрдой поверхности или, наоборот, собираться на ней в виде капель. Это явление полностью определяется соотношением сил межмолекулярного взаимодействия.

На поведение жидкости на твёрдой поверхности влияют два типа сил:
1. Силы когезии – это силы взаимного притяжения между молекулами самой жидкости. Эти силы вызывают поверхностное натяжение и стремятся сократить площадь свободной поверхности жидкости, придавая ей сферическую форму (например, капле).
2. Силы адгезии – это силы притяжения между молекулами жидкости и молекулами (или атомами) твёрдого тела, с которым жидкость контактирует.

Условия, при которых жидкость смачивает или не смачивает поверхность, зависят от баланса между этими двумя типами сил.

Условия, при которых жидкость смачивает поверхность:
Жидкость смачивает поверхность твёрдого тела, если силы адгезии (притяжение молекул жидкости к поверхности) преобладают над силами когезии (взаимное притяжение молекул жидкости). В этом случае молекулам жидкости энергетически выгоднее контактировать с поверхностью, чем друг с другом, поэтому жидкость растекается по ней.
Количественной мерой смачивания является краевой угол $ \theta $ (угол смачивания), который образуется между поверхностью твёрдого тела и касательной к поверхности жидкости, проведённой в точке их контакта. В случае смачивания краевой угол является острым: $ 0^\circ \le \theta < 90^\circ $. При полном смачивании угол равен нулю ($ \theta = 0^\circ $), и жидкость образует на поверхности тонкую плёнку. Примером может служить вода на чистом стекле.

Условия, при которых жидкость не смачивает поверхность:
Жидкость не смачивает поверхность, если силы когезии преобладают над силами адгезии. В этом случае молекулы жидкости притягиваются друг к другу сильнее, чем к поверхности. Жидкость стремится минимизировать площадь контакта с твёрдым телом и собирается в каплю.
В случае несмачивания краевой угол является тупым: $ 90^\circ < \theta \le 180^\circ $. При полном несмачивании угол равен $ 180^\circ $. Примером может служить вода на парафине или ртуть на стекле.

Пограничный случай, когда $ \theta = 90^\circ $, означает, что силы когезии и адгезии примерно уравновешены, и это является границей между смачиванием и несмачиванием.

Ответ: Явление смачивания – это способность жидкости растекаться по поверхности твёрдого тела, обусловленная соотношением межмолекулярных сил. Жидкость смачивает поверхность, если силы притяжения между молекулами жидкости и твёрдого тела (адгезия) больше сил притяжения между молекулами самой жидкости (когезия); при этом краевой угол $ \theta $ острый ($ 0^\circ \le \theta < 90^\circ $). Жидкость не смачивает поверхность, если силы когезии больше сил адгезии; при этом краевой угол $ \theta $ тупой ($ 90^\circ < \theta \le 180^\circ $).