Номер 2, страница 126 - гдз по физике 10 класс учебник Закирова, Аширов

2. Как направлены силы поверхностного натяжения на границе жидкости и твердого тела?

2. Силы поверхностного натяжения возникают на границе раздела трех сред: жидкости, твердого тела и газа (обычно воздуха). Эти силы, обусловленные межмолекулярным взаимодействием, действуют вдоль границы соприкосновения и направлены по касательной к свободной поверхности жидкости.

Направление силы поверхностного натяжения относительно поверхности твердого тела зависит от соотношения сил сцепления между молекулами жидкости (когезия) и сил сцепления между молекулами жидкости и твердого тела (адгезия). Это явление характеризуется краевым углом смачивания $ \theta $.

Можно выделить два основных случая:

1. Смачивание. Этот случай наблюдается, когда силы адгезии (жидкость-твердое тело) превосходят силы когезии (жидкость-жидкость). Жидкость стремится «растечься» по поверхности твердого тела и поднимается у стенок сосуда, образуя вогнутый мениск. Краевой угол $ \theta $ в этом случае является острым ($ \theta < 90^\circ $). Сила поверхностного натяжения $ F_{\sigma} $ направлена по касательной к поверхности жидкости под острым углом к поверхности твердого тела (в сторону стенки). Типичный пример — вода на чистом стекле.

2. Несмачивание. Этот случай наблюдается, когда силы когезии в жидкости больше сил адгезии. Молекулы жидкости сильнее притягиваются друг к другу, чем к молекулам твердого тела. Уровень жидкости у стенок сосуда опускается, образуя выпуклый мениск. Краевой угол $ \theta $ является тупым ($ \theta > 90^\circ $). Сила поверхностного натяжения $ F_{\sigma} $ направлена по касательной к поверхности жидкости под тупым углом к поверхности твердого тела (в сторону от стенки). Типичный пример — ртуть на стекле.

Таким образом, сила поверхностного натяжения всегда направлена по касательной к искривленной поверхности жидкости в точке ее контакта с твердым телом.

Ответ: Силы поверхностного натяжения на границе жидкости и твердого тела направлены по касательной к поверхности жидкости. Их направление относительно твердого тела зависит от явления смачивания: в случае смачивания сила направлена под острым углом к поверхности твердого тела, а в случае несмачивания — под тупым углом.