Поверхностное натяжение и методы его измерения

Введение
Поверхностное натяжение может быть на границе газообразных, жидких и твёрдых тел. Обычно имеется в виду поверхностное натяжение жидких тел на границе «жидкость газ». В случае жидкой поверхности раздела поверхностное натяжение правомерно также рассматривать как силу, действующую на единицу длины контура поверхности и стремящуюся сократить поверхность до минимума при заданных объёмах фаз.
Если рассматривать интересные свойства воды, то следует обязательно затронуть тему поверхностного натяжения. Вспомните переполненный стакан воды. Кажется, что она вот-вот выльется, но этого не происходит, пока не пошевелишь стакан или не добавишь еще каплю воды. Поверхностное натяжение тем прочнее, чем сильнее сцепляются молекулы воды. Капля, струя воды образуются именно из-за натяжения.
Оказывается, уровень испаряемости жидкости зависит именно от того, насколько сильно сцеплены молекулы воды. Чем сильнее они друг к другу притягиваются, тем жидкость менее летуча. Так, у спиртов летучесть высокая, поэтому и поверхностное натяжение низкое. Воду можно подразделить на «густую» и «жидкую». Когда в организм человека попадает «густая» вода, то клетки тратят свою энергию, чтобы преодолеть поверхностное натяжение. Именно поэтому для человеческого организма полезнее «жидкая» вода, так как она довольно легко вступает во взаимодействия между молекулами.
Поверхностное натяжение можно наблюдать и визуально. Если на переполненный стакан посветить, то можно заметить очень тонкую пленку на поверхности. Она-то и не позволяет какое-то время выливаться жидкости из емкости. А когда воду выливают, например, из стакана, выпуклость, образовавшаяся на поверхностном натяжении, постепенно увеличивается, и когда молекулы уже не могут сцепляться друг с другом, «верхняя пленка» разрывается и жидкость начинает литься.
Если бы вода имела низкое поверхностное натяжение, она бы очень быстро испарялась. Но у воды, все же, довольно большая величина поверхностного натяжения. А самая большая, оказывается, у ртути: она при проливании сразу собирается в маленькие блестящие шарики.
Зрительно поверхностное натяжение можно представить следующим образом: если медленно наливать в чашку чай до краев, то какое-то время он не будет выливаться через ободок. В проходящем свете можно увидеть, что над поверхностью жидкости образовалась тончайшая пленка, которая не дает чаю выливаться. Она набухает по мере доливания и только, как говориться, с "последней каплей" жидкость выливается через край чашки.
При выливании воды из сосуда с широким горлом на поверхности воды на какое-то мгновение образуется выпуклость, и определенное время она удерживается силами межмолекулярного сцепления. Потом происходит как бы "разрыв" пленки, и жидкость сразу выливается.
Cила поверхностного натяжения направлена по касательной к поверхности жидкости, перпендикулярно к участку контура, на который она действует. Сила поверхностного натяжения пропорциональна длине того участка контура, на который она действует.

1. Поверхностное натяжение

Поверхностное натяжение термодинамическая характеристика поверхности раздела двух находящихся в равновесии фаз, определяемая работой обратимого изотермокинетического образования единицы площади этой поверхности раздела при условии, что температура, объем системы и химические потенциалы всех компонентов в обеих фазах остаются постоянными.
Сила поверхностного натяжения направлена по касательной к поверхности жидкости, перпендикулярно к участку контура, на который она действует. Сила поверхностного натяжения пропорциональна длине того участка контура, на который она действует. Коэффициент пропорциональности γ сила, приходящаяся на единицу длины контура называется коэффициентом поверхностного натяжения. Он измеряется в ньютонах на метр. Но более правильно дать определение поверхностному натяжению, как энергии (Дж) на разрыв единицы поверхности (м²). В этом случае появляется физический смысл и связь понятия поверхностного натяжения с внутренней энергией, что было доказано теоретически.
Поверхностное натяжение может быть на границе газообразных, жидких и твёрдых тел. Обычно имеется в виду поверхностное натяжение жидких тел на границе «жидкость газ». В случае жидкой поверхности раздела поверхностное натяжение правомерно также рассматривать как силу, действующую на единицу длины контура поверхности и стремящуюся сократить поверхность до минимума при заданных объёмах фаз.
В общем случае прибор для измерения поверхностного натяжения называется тензиометр.