Номер 1, страница 11 - гдз по физике 8 класс учебник Пурышева, Важеевская

Глава 1. Первоначальные сведения о строении вещества. Параграф 3. Молекулы. Задание 2 - номер 1, страница 11.

Условие.

1. До каких пор будет растекаться капля масла, помещённая на поверхность воды в широком сосуде? Ответ обоснуйте.

Решение.

1. Процесс растекания капли масла по поверхности воды определяется соотношением сил поверхностного натяжения на границе трёх сред: воды, масла и воздуха. На периметр масляного пятна действуют сила поверхностного натяжения на границе вода-воздух ($\sigma_{вг}$), которая стремится растянуть масляное пятно, а также силы поверхностного натяжения на границе масло-воздух ($\sigma_{мг}$) и межфазного натяжения на границе вода-масло ($\sigma_{вм}$), которые препятствуют растеканию.

Масло будет растекаться по поверхности воды, если сила, тянущая его в стороны, будет больше суммы сил, сжимающих его. Это условие выражается через коэффициенты поверхностного натяжения следующим неравенством (условие полного смачивания):

$\sigma_{вг} > \sigma_{мг} + \sigma_{вм}$

Для системы вода-масло это условие, как правило, выполняется, так как поверхностное натяжение чистой воды (около $72 \cdot 10^{-3}$ Н/м) значительно выше, чем у масла.

Растекание капли не может продолжаться бесконечно, поскольку масло состоит из молекул, имеющих определённый размер. Процесс остановится, когда толщина масляной плёнки станет минимально возможной, то есть равной размеру одной молекулы. В этот момент на поверхности воды образуется так называемый мономолекулярный слой (или монослой).

Как только образуется монослой, вся поверхность воды оказывается покрытой маслом. Дальнейшее увеличение площади пятна потребовало бы разрыва связей между молекулами масла в этом слое, что энергетически невыгодно. Система достигает состояния с минимальной свободной поверхностной энергией, и растекание прекращается.

Ответ: Капля масла будет растекаться по поверхности воды до тех пор, пока не образует сплошной слой толщиной в одну молекулу (мономолекулярный слой).