povrchova vrstva kvapalin · sféra molekulového pôsobenia: r m - polomer sféry molekulového...
TRANSCRIPT
PaedDr. Jozef Beňuška
POVRCHOVÁ VRSTVA
KVAPALINY
alebo
Prečo kov môže na vode plávať
Experimenty
Do plného pohára vody
dávame kovové predmety
Voľný povrch kvapaliny sa správa podobne ako tenká
pružná blana. Aká je príčina?
Na voľný povrch vody
položíme mincu, komára
Sféra molekulového pôsobenia:
rm - polomer sféry molekulového pôsobenia
Je priestor v okolí molekuly v tvare gule, v ktorej sa
prejavuje medzimolekulové silové pôsobenie.
rm 1nm
Výslednica príťažlivých síl, ktoré na uvažovanú mole-
kulu pôsobia od susedných molekúl, je nulová.
Molekula a jej sféra molekulového pôsobenia
v kvapaline
Molekuly, ktorých vzdialenosť od voľného povrchu
kvapaliny je menšia ako rm
Na molekuly pôsobí výsledná sila kolmá na voľný povrch
kvapaliny a má smer dovnútra kvapaliny.
mr
vFvF
mr
Molekuly, ktorých vzdialenosť od voľného povrchu
kvapaliny je menšia ako rm
Na molekuly pôsobí výsledná sila kolmá na voľný povrch
kvapaliny a má smer dovnútra kvapaliny.
mr
Povrchová vrstva - je vrstva molekúl, ktorých vzdialenosť od voľného
povrchu kvapaliny je menšia ako rm - správa sa ako
pružná povrchová blana, pevne obopína povrch kvapaliny.
Na každú molekulu, ktorá leží v povrchovej vrstve kva-
paliny, pôsobia susedné molekuly príťažlivou silou, ktorá
má smer dovnútra kvapaliny.
mr
Povrchová energia
- je energia povrchovej vrstvy kvapaliny.
Je jednou zo zložiek vnútornej energie kvapaliny.
Pri posunutí molekuly zvnútra kvapaliny do jej povrchovej
vrstvy treba vykonať prácu proti príťažlivým silám, o ktorú sa zväčší
jej energia.
Molekula v povrchovej vrstve má teda väčšiu energiu ako ostatné molekuly.
vF
Po preliatí kvapaliny do inej nádoby sa zmení povrch
kvapaliny daného objemu o S.
- povrchové napätie - závisí od druhu kvapaliny, prostredia nad
kvapalinou a nepriamo úmerne od teploty kvapaliny=konšt...MFCHT
So zmenou obsahu povrchu kvapaliny sa zmení aj energia
povrchovej vrstvy o hodnotu E.
SE
2S
1S
12 SSS
konštanta
úmernosti
S
E
ΔS
ΔEσ
E: celková povrchová energia
S: povrch kvapaliny
Číselne sa rovná povrchovej energii pripadajúcej na
jednotku plochy.
[ ]=J.m-2
σσσ
Pozn.:
„Každý systém v prírode sa snaží zaujať
usporiadanie s čo najmenšou energiou“.
Kvapalina daného objemu má teda snahu nadobúdať
taký tvar, aby jej povrch bol najmenší a tým bola
minimálna povrchová energia.
Voľné kvapky, napr. hmly alebo rosy, majú guľovitý tvar.
Guľa má pri danom objeme najmenší obsah povrchu.
Vypočítajte zmenu povrchovej energie pri spojení
drobných vodných kvapiek s polomerom 2,0 mm do
jednej veľkej kvapky s polomerom 2,0 mm.
Povrchové napätie vody v styku so vzduchom je
=73 mN.m-1.
Riešte úlohu:
Zmenší sa o 3,7 mJ.
Sféra molekulového pôsobenia je oblasť v okolí
molekuly:
a) v ktorej sa prejavuje gravitačné silové pôsobenie
medzi molekulami,
b) v ktorej sa prejavuje elektrické silové pôsobenie
medzi molekulami,
c) v ktorej sa prejavuje magnetické silové pôsobenie
medzi molekulami,
d) v ktorej sa prejavuje medzimolekulové silové
pôsobenie.
Test
1
Na molekuly, ktorých vzdialenosť od voľného povrchu
kvapaliny je menšia ako polomer sféry molekulového
pôsobenia:
a) pôsobí výsledná sila kolmá na voľný povrch kvapa-
liny a má smer von z kvapaliny,
b) pôsobí výsledná sila vodorovná s voľným povrchom
kvapaliny a má smer dovnútra kvapaliny,
c) pôsobí výsledná sila kolmá na voľný povrch kvapa-
liny a má smer dovnútra kvapaliny,
d) pôsobí výsledná sila vodorovná s voľným povrchom
kvapaliny a má smer von z kvapaliny.
Test
2
Ak sa zmení povrch kvapaliny daného objemu o S,
zmení sa povrchová energia o hodnotu:
Test
3
SE a) SE b)
ES m c) SE d)
Vyberte správne tvrdenie:
a) Na každú molekulu, ktorá leží v kvapaline, pôsobia
susedné molekuly príťažlivou silou, ktorá má smer
dovnútra kvapaliny.
b) Na každú molekulu, ktorá leží v povrchovej vrstve
kvapaliny, pôsobia susedné molekuly príťažlivou silou,
ktorá má smer von z kvapaliny.
c) Na každú molekulu, ktorá leží v povrchovej vrstve
kvapaliny, pôsobia susedné molekuly príťažlivou silou,
ktorá má smer dovnútra kvapaliny.
d) Na každú molekulu, ktorá leží v povrchovej vrstve
kvapaliny, pôsobia všetky molekuly príťažlivou silou,
ktorá má smer dovnútra kvapaliny.
Test
4