Номер 4, страница 254 - гдз по физике 10 класс учебник Мякишев, Синяков

Глава 7. Поверхностное натяжение в жидкостях. Параграф 7.4. Сила поверхностного натяжения - номер 4, страница 254.

Условие.

4. Перечислите факторы, влияющие на поверхностное натяжение жидкости.

Решение.

Поверхностное натяжение жидкости — это свойство, характеризующее стремление жидкости сократить свою свободную поверхность. Его величина зависит от нескольких ключевых факторов:

1. Природа жидкости и силы межмолекулярного взаимодействия

Поверхностное натяжение напрямую зависит от сил сцепления (когезии) между молекулами жидкости. Чем сильнее молекулы притягиваются друг к другу, тем больше энергия, необходимая для создания новой поверхности, и, следовательно, тем выше коэффициент поверхностного натяжения. Например, у воды поверхностное натяжение относительно велико из-за сильных водородных связей между молекулами. У ртути, где действуют сильные металлические связи, оно одно из самых высоких. В то же время у жидкостей со слабыми межмолекулярными силами (например, у эфира или спирта) поверхностное натяжение значительно ниже.

Ответ: Основным фактором является природа самой жидкости, а именно интенсивность сил межмолекулярного притяжения: чем они сильнее, тем выше поверхностное натяжение.

2. Температура

С ростом температуры увеличивается средняя кинетическая энергия теплового движения молекул. Это приводит к увеличению среднего расстояния между ними и, как следствие, к ослаблению сил межмолекулярного взаимодействия. Поскольку поверхностное натяжение обусловлено именно этими силами, оно уменьшается с повышением температуры. При достижении критической температуры, когда исчезает различие между жидкостью и ее насыщенным паром, поверхностное натяжение становится равным нулю.

Ответ: Повышение температуры жидкости приводит к уменьшению ее поверхностного натяжения.

3. Наличие примесей (растворенных веществ)

Примеси, растворенные в жидкости, могут как уменьшать, так и увеличивать поверхностное натяжение.
Поверхностно-активные вещества (ПАВ), такие как мыло, спирты, моющие средства. Молекулы этих веществ концентрируются на поверхности жидкости и ослабляют силы притяжения между ее молекулами, что приводит к значительному уменьшению поверхностного натяжения.
Поверхностно-неактивные вещества, такие как неорганические соли (например, NaCl) или сахар. Эти вещества, наоборот, как правило, незначительно увеличивают поверхностное натяжение. Это связано с тем, что силы взаимодействия между молекулами растворителя и частицами растворенного вещества оказываются сильнее, чем между самими молекулами растворителя, что усиливает "втягивание" поверхностных молекул внутрь объема.

Ответ: Наличие растворенных примесей изменяет поверхностное натяжение: ПАВ его уменьшают, а поверхностно-неактивные вещества — как правило, незначительно увеличивают.

4. Свойства среды на границе с жидкостью

Поверхностное натяжение возникает на границе раздела двух фаз (например, жидкость-газ или жидкость-жидкость). Поэтому его величина зависит от свойств обеих контактирующих сред. Силы притяжения между молекулами жидкости и молекулами граничащего с ней газа (или другой жидкости) ослабляют взаимное притяжение молекул в поверхностном слое. Чем сильнее это взаимодействие с граничащей средой, тем ниже поверхностное натяжение. Например, поверхностное натяжение воды на границе с воздухом отличается от ее натяжения на границе с насыщенным водяным паром или с маслом.

Ответ: Свойства среды (газа или другой жидкости), контактирующей с поверхностью данной жидкости, влияют на величину поверхностного натяжения.