Номер 3, страница 126 - гдз по физике 10 класс учебник Закирова, Аширов

3. Какую величину называют коэффициентом поверхностного натяжения? В каких единицах его измеряют?

Коэффициентом поверхностного натяжения, который обычно обозначают греческой буквой $σ$ (сигма), называют физическую величину, численно равную силе поверхностного натяжения, действующей на единицу длины контура, ограничивающего поверхность жидкости. Эта сила стремится сократить площадь поверхности жидкости до минимума.

Существует два эквивалентных определения этой величины:

1. С точки зрения силы: Коэффициент поверхностного натяжения — это отношение силы поверхностного натяжения $F$, действующей на границе поверхности жидкости, к длине $l$ этой границы. Сила направлена по касательной к поверхности жидкости и перпендикулярно к линии границы.
Формула: $σ = \frac{F}{l}$

2. С точки зрения энергии: Коэффициент поверхностного натяжения — это работа $A$, которую необходимо совершить, чтобы увеличить площадь свободной поверхности жидкости $S$ на единицу при постоянной температуре. Это также можно определить как избыточную потенциальную энергию $E$, приходящуюся на единицу площади поверхности.
Формула: $σ = \frac{A}{ΔS} = \frac{E}{S}$

Значение коэффициента поверхностного натяжения зависит от природы жидкости, температуры (как правило, он уменьшается с ростом температуры) и наличия в жидкости растворенных поверхностно-активных веществ.

Единицы измерения коэффициента поверхностного натяжения в Международной системе единиц (СИ) выводятся из его определений.

Исходя из силового определения ($σ = F/l$), единицей измерения является ньютон на метр (Н/м).

Исходя из энергетического определения ($σ = A/ΔS$), единицей измерения является джоуль на квадратный метр (Дж/м²).

Эти единицы эквивалентны, так как работа в 1 Джоуль — это работа силы в 1 Ньютон на пути в 1 метр ($1 \text{ Дж} = 1 \text{ Н} \cdot \text{м}$). Поэтому:
$1 \frac{\text{Дж}}{\text{м}^2} = 1 \frac{\text{Н} \cdot \text{м}}{\text{м}^2} = 1 \frac{\text{Н}}{\text{м}}$

Таким образом, в системе СИ коэффициент поверхностного натяжения измеряется в ньютонах на метр (Н/м).

Ответ: Коэффициентом поверхностного натяжения называют физическую величину, равную отношению силы поверхностного натяжения к длине контура, на который эта сила действует. Его измеряют в системе СИ в ньютонах на метр (Н/м) или, что эквивалентно, в джоулях на квадратный метр (Дж/м²).