PaedDr. Jozef Beňuška

jbenuska@nextra.sk

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