Номер 1, страница 111 - гдз по физике 10 класс учебник Казахбаева, Кронгарт

1. Каков механизм смачивания или несмачивания жидкости твердого тела?

1. Каков механизм смачивания или несмачивания жидкости твердого тела?

Механизм смачивания или несмачивания твердого тела жидкостью определяется соотношением сил межмолекулярного взаимодействия на границе трех сред: твердого тела, жидкости и газа (обычно воздуха). Ключевую роль играют два вида сил:

• Силы когезии (F_ког) — силы взаимного притяжения между молекулами одного и того же вещества, в данном случае — внутри жидкости. Эти силы обуславливают существование поверхностного натяжения и стремятся придать жидкости форму с минимальной площадью поверхности (сферическую).
• Силы адгезии (F_адг) — силы притяжения между молекулами разных веществ, в данном случае — между молекулами жидкости и молекулами твердого тела.

В зависимости от баланса этих сил наблюдается одно из двух явлений.

Смачивание

Смачивание происходит, когда силы адгезии (притяжение между жидкостью и поверхностью) преобладают над силами когезии (притяжение молекул жидкости друг к другу).

$F_{адг} > F_{ког}$

В этом случае молекулам жидкости энергетически выгоднее находиться в контакте с поверхностью твердого тела, чем с другими молекулами жидкости. В результате жидкость стремится растечься по поверхности, увеличивая площадь контакта.

Количественной мерой смачивания является краевой угол $\theta$, который образуется между поверхностью твердого тела и касательной к поверхности жидкости. При смачивании краевой угол является острым ($ \theta < 90^\circ $). В случае идеального (полного) смачивания, жидкость образует тонкую пленку, и угол $\theta$ равен $0^\circ$.

Примеры: вода на чистой стеклянной поверхности, спирт на бумаге, расплавленный припой на зачищенной металлической поверхности.

Несмачивание

Несмачивание наблюдается, когда силы когезии внутри жидкости оказываются сильнее сил адгезии между жидкостью и твердым телом.

$F_{ког} > F_{адг}$

В этом случае молекулы жидкости сильнее притягиваются друг к другу, чем к поверхности. Жидкость стремится минимизировать контакт с поверхностью и собирается в каплю, форма которой близка к сферической.

При несмачивании краевой угол $\theta$ является тупым ($ \theta > 90^\circ $). При полном несмачивании угол стремится к $180^\circ$.

Примеры: капли воды на жирной сковороде или на поверхности, покрытой воском (парафином); ртуть на стекле.

Таким образом, смачивание или несмачивание — это результат конкуренции между стремлением жидкости сохранить свою целостность (когезия) и её притяжением к поверхности (адгезия).

Ответ: Механизм смачивания и несмачивания заключается в соотношении сил межмолекулярного взаимодействия. Смачивание происходит, когда силы притяжения между молекулами жидкости и твердого тела (адгезия) сильнее сил притяжения между молекулами самой жидкости (когезия), что заставляет жидкость растекаться по поверхности (краевой угол $\theta < 90^\circ$). Несмачивание происходит, когда силы когезии преобладают над силами адгезии, в результате чего жидкость стремится сократить площадь контакта с поверхностью и собирается в капли (краевой угол $\theta > 90^\circ$).