Номер 1, страница 247 - гдз по физике 10 класс учебник Мякишев, Синяков

Глава 7. Поверхностное натяжение в жидкостях. Параграф 7.2. Молекулярная картина поверхностного слоя - номер 1, страница 247.

Условие.

? 1. Изобразите молекулярную картину поверхностного слоя жидкости. Объясните её.

Решение.

Решение

Молекулярная картина поверхностного слоя жидкости и явление поверхностного натяжения объясняются различием в силах межмолекулярного взаимодействия для молекул, находящихся в объеме жидкости и на ее свободной поверхности.

Рассмотрим молекулу, находящуюся глубоко внутри жидкости. Она со всех сторон равномерно окружена другими молекулами. Силы притяжения, действующие на нее со стороны соседей, взаимно компенсируются. Поэтому равнодействующая этих сил в среднем равна нулю.

Теперь рассмотрим молекулу, находящуюся на поверхности жидкости. На нее действуют силы притяжения со стороны молекул, расположенных под ней и сбоку от нее, в объеме жидкости. Над ней молекул жидкости нет (или их концентрация в виде пара очень мала), поэтому силы притяжения с этой стороны отсутствуют или пренебрежимо малы. В результате возникает нескомпенсированная, результирующая сила, направленная перпендикулярно поверхности вглубь жидкости.

Эта результирующая сила «втягивает» молекулы с поверхности в объем жидкости. Вследствие этого молекулы в поверхностном слое расположены на несколько больших расстояниях друг от друга, чем молекулы в объеме. Увеличение расстояния между молекулами приводит к возникновению сил притяжения между ними, направленных по касательной к поверхности. Эти силы заставляют поверхность жидкости сокращаться, ведя себя подобно натянутой упругой пленке. Это явление и есть поверхностное натяжение.

Кроме того, чтобы переместить молекулу из объема на поверхность, необходимо совершить работу против результирующей силы, направленной внутрь. Эта работа увеличивает потенциальную энергию молекулы. Таким образом, молекулы поверхностного слоя обладают избыточной поверхностной энергией. Любая система стремится к минимуму потенциальной энергии, поэтому жидкость, предоставленная самой себе, стремится минимизировать свою площадь поверхности, принимая сферическую форму (например, капли росы или капли в невесомости).

Ответ: Молекулярная картина поверхностного слоя жидкости характеризуется тем, что на каждую молекулу на поверхности действует результирующая сила межмолекулярного притяжения, направленная вглубь жидкости. Это происходит потому, что молекулы на поверхности не окружены другими молекулами со всех сторон, в отличие от молекул в объеме. Эта сила заставляет поверхность жидкости сжиматься и вести себя как упругая пленка (явление поверхностного натяжения), а также наделяет поверхностный слой избыточной потенциальной энергией.