Глава 12. § 75. Свойства жидкости. Поверхностное натяжение — с. 251
§ 75. Вопрос 1. Каков физический смысл коэффициента поверхностного натяжения?
Коэффициент поверхностного натяжения σ равен силе поверхностного натяжения, приходящейся на единицу длины контура, ограничивающего поверхность жидкости: σ = Fн/(2l) (для плёнки с двумя поверхностями множитель 2, для одной поверхности σ = Fн/l). Он же равен работе, которую надо совершить, чтобы увеличить площадь поверхности жидкости на единицу: σ = A/ΔS. Единица измерения — Н/м (равная Дж/м²). Величина σ характеризует свойства данной жидкости и зависит от рода жидкости, температуры и примесей.
§ 75. Вопрос 2. Чему равна работа силы поверхностного натяжения при увеличении площади поверхности жидкости на ΔS?
Чтобы растянуть плёнку, внешняя сила должна совершить работу A = σΔS, где ΔS — изменение площади (у плёнки с двумя поверхностями ΔS — суммарное изменение площади обеих сторон, то есть A = 2σlx). Эта работа идёт на увеличение энергии поверхностного слоя. Сама сила поверхностного натяжения направлена против растяжения, поэтому её работа при увеличении площади отрицательна и по модулю равна σΔS: Aсилы натяжения = −σΔS.
§ 75. Вопрос 3. Как можно изменить коэффициент поверхностного натяжения жидкости?
Коэффициент σ можно изменить двумя способами. Первый — изменить температуру: при нагревании σ уменьшается и при критической температуре становится равным нулю. Второй — растворить в жидкости другие вещества: например, мыло или стиральный порошок (поверхностно-активные вещества) заметно уменьшают поверхностное натяжение воды, а некоторые вещества (например, поваренная соль) немного его увеличивают.