Номер 3, страница 247 - гдз по физике 10 класс учебник Мякишев, Синяков

Глава 7. Поверхностное натяжение в жидкостях. Параграф 7.2. Молекулярная картина поверхностного слоя - номер 3, страница 247.

Условие.

3. Почему поверхность жидкости стремится «сократиться»?

Решение.

Почему поверхность жидкости стремится «сократиться»?

Поверхность жидкости стремится сократить свою площадь из-за явления, которое называется поверхностным натяжением. Причина этого явления кроется в силах межмолекулярного взаимодействия.

1. Молекула, которая находится в глубине жидкости, со всех сторон окружена другими такими же молекулами. Силы притяжения, действующие на нее со стороны соседних молекул, в среднем компенсируют друг друга, и их равнодействующая равна нулю.

2. Молекула, находящаяся в поверхностном слое, находится в иных условиях. Изнутри жидкости на нее действуют силы притяжения со стороны других молекул жидкости. Снаружи (например, со стороны воздуха) концентрация молекул гораздо меньше, и силы притяжения с их стороны пренебрежимо малы.

В результате этого на каждую молекулу поверхностного слоя действует равнодействующая сила, направленная вглубь жидкости. Эти силы стремятся «втянуть» молекулы с поверхности обратно в объем, что приводит к уменьшению числа молекул на поверхности и, как следствие, к сокращению площади самой поверхности.

С энергетической точки зрения, молекулы на поверхности обладают избыточной потенциальной энергией по сравнению с молекулами в объеме. Любая система стремится к состоянию с минимальной потенциальной энергией. Для жидкости это означает стремление к минимально возможной площади поверхности при данном объеме. Именно поэтому небольшие капли жидкости в воздухе или на несмачиваемой поверхности принимают сферическую форму, так как сфера обладает наименьшей площадью поверхности для заданного объема.

Ответ: Поверхность жидкости стремится сократиться из-за нескомпенсированных сил межмолекулярного притяжения, которые действуют на молекулы в поверхностном слое и направлены вглубь жидкости. Это приводит к тому, что система стремится к состоянию с минимальной потенциальной энергией, что соответствует минимальной площади поверхности.