* Данный текст распознан в автоматическом режиме, поэтому может содержать ошибки

855 ПОВЕРХНОСТНОЕ НАТЯЖЕНИЕ 856 ко П . н. свойственно каждой поверхности раздела двух фаз различной полярности (см. Полярность), оно растет с увеличением этой разницы полярностей и м. б. рассма­ триваемо как избыток свободной энергии, которым обладают молекулы поверхностно­ го слоя вследствие того, что они втягива­ ются молекулярными силами вглубь наибо­ лее полярной фазы. Поэтому для извлече­ ния молекул, образующих 1 см поверхно­ стного слоя, надо з атр атить р аботу, измеряемую П . н. Рассматривая жид­ кую пленку,напри­ мер пленку мыльн. А а -2L раствора, образо­ ванную на прово­ лочной рамке, одна из сторон которой f3 подвижна (аЬ на и - 1. фиг. 1), можно по­ казать, что сила, с к-рой пленка действует на единицу длины аЪ, численно равна П . н. Действительно 2 ф г 1) а = Const, так как в>0, ds<0 при постоянном П. н., т. е. при постоянстве состава поверхностного слоя величина по­ верхности самопроизвольно убывает, стре­ мясь к минимуму. Поэтому жидкая масса, не подверженная действию внешних сил (тяжести, смачивания), принимает форму шара, дающего при данном его объеме наи­ меньшую поверхность. В дисперсных систе­ мах этому случаю отвечают процессы к о аг у л я ц и и (образование сгустков из от­ дельных первичных частиц, с уменьшением их свободной поверхности) и к о а л е с ц е н ц и и—сливание отдельных капелек в эмуль­ сиях и туманах в крупные капли (уменынеS т 2 1 3 dA = Р • dh = -J- • 2L • dh = а • ds, где о = . Так. образом силовое определение П .н .совпадает с энергетическим. Размерность энергия сила . „ П. н.= площадь ~ д л и н а & оно измеряется в " эрг/см =дина/ам или в мг-с/мм (см. Капил­ лярные явления). Жидкую пленку (фиг. 1) нельзя сравнивать супругой пленкой, т. к. с растяжением пленки, с увеличением ее по­ верхности сила Р и П . н. а не изменяются; для извлечения определенного числа молекул (п) изнутри жидкости в поверхностный слой затрачивается работа, не зависящая от ве­ личины уже имеющейся поверхности жидко­ сти (пока толщина жидкой пленки еще ве­ лика по сравнению с молекулярными раз­ мерами). П.н. определяет избыток свободной энергии, к-рым обладают молекулы, обра­ зующие 1 см поверхностного слоя данного тела по сравнению с внутрилежащими моле­ кулами л т т 2 2 Свободная энергия данного тела всегда м. б. представлена в виде: F=fv-v -i-o-s: здесь f -v—энергия всего объема v тела в предположении, что она равномерно распре­ делена между всеми частицами, aa-s—избы­ ток свободной энергии частиц, образующих поверхностный слой. Относя далее свобод­ ную энергию к единице объема v F , . s а видим, что поверхностная энергия оказывает тем большее влияние на свойства системы, чем ббльшая часть всего числа молекул ле­ жит в поверхностном слое, т. е. чем больше s сравнительно с v, чем меньше линейные размеры тела, чем больше степень дисперс­ ности. Особо важное значение поверхност­ ное натяжение имеет поэтому в дисперсных системах. В самопроизвольных процессах при Т, v = Const свободная энергия может только убывать (dF<0), т. е. для f =qs ads -f- sda < 0 и возможны два случая: s —=и + -& ние - пропорционально , т. к. s пропорцио­ нально г , a v пропорционально г , где г— радиус капли). Эти процессы весьма важны в технике, т. к. являются причиной разру­ шения (расслоения) дисперсных систем (см. Эмульсии, Суспензии) и имеют значение так­ же и в метеорологии (дождеобразование). На стремлении же принять под действием поверхностного натяжения форму шара ос­ нованы явления оплавления и все процессы стеклодувного ремесла. 2) s = Const, da<0; при постоянстве гео­ метрич. размеров системы, состав поверхно­ стного слоя изменяется всегда так, что его П . н. падает (Гиббс, Дж. Дж. Томсон), т. е. в поверхностном слое самопроизвольно кон­ центрируются растворенные в окружаю­ щей среде вещества, понижающие П . н.— п о в е р х н о с т и о-а к т и в н ы е органич. вещества обладающие полярной дипольной структурой молекул (см. Полярность, Ди­ поль м о л е к у л я р н ы й ) . Эти процессы называются адсорбцией (см.). При адсорб­ ции полярные группы поверхностноактив­ ных молекул поворачиваются в сторону наи­ более полярной фазы так, что насыщенные адсорбционные слои оказываются мономо­ лекулярными «кристаллическими» слоями (Лангмюир и Гаркинс) и часто обладают значительной механич. прочностью. Обра­ зование таких слоев на частицах дисперс­ ных систем может предохранить их от коагу­ ляции (стабилизации). Поэтому напр. устой­ чивые пленки, пену, пузыри можно полу­ чать только, когда поверхность покрыта та­ кими адсорбционными слоями с сильно по­ ниженным П . н. (мыльные пузыри, см. Пе­ ны). Адсорбция, обусловленная понижением П . н . при изменении состава слоя, является почти всегда первой стадией технически важ­ ных случаев сложного- поглощения (сорб­ ции), см. Окклюзия. В случае искривленной поверхности жидкости П . н. вызывает из­ менение молекулярного давления К; к не­ му добавляется к а п и л л я р н о е д а в л е ¬ н .и е П = ± - , растущее с кривизной по­ верхности, чем и объясняются все капилляр­ ные явления (см.). Давление насыщенного пара над малыми каплями (напр. тумана) р больше, чем над плоской поверхностью жидкости р : г 0 1 Рг Ро = М RTD 0 2а & г = М RTD . & & 0 а внутри малых пузырьков соответственно меньше р [Кельвин, Р. Гельмгольтц, Дю0