"Гадаргуугийн хурцадмал байдал" сэдэвт хичээл. Гадаргуугийн хурцадмал байдлыг хэрхэн хэмжих вэ Гадаргуугийн хурцадмал байдал гэж юу вэ

ӨГҮҮЛЛИЙГ ШИНЭЧЛСЭН: 2019.12.29

Усны гадаргуугийн хурцадмал байдал нь усны хамгийн сонирхолтой шинж чанаруудын нэг юм.

Усны гадаргуугийн хурцадмал байдлын жишээ

Усны гадаргуугийн хурцадмал байдлыг илүү сайн ойлгохын тулд түүний бодит амьдрал дээрх зарим илрэлийг энд оруулав.

• Бид усны цоргоны үзүүрээс ус дусаж, цутгахгүй байхыг харахад энэ нь усны гадаргуугийн хурцадмал байдал юм;
• Нислэгийн үеэр борооны дусал дугуй, бага зэрэг сунасан хэлбэрийг олж авах үед энэ нь усны гадаргуугийн хурцадмал байдал юм;
• Ус үл нэвтрэх гадаргуу дээрх ус нь бөмбөрцөг хэлбэртэй болох үед энэ нь усны гадаргуугийн хурцадмал байдал юм;
• Усан сангуудын гадаргуу дээр салхи үлээх үед үүсэх долгион нь усны гадаргуугийн хурцадмал байдлын илрэл юм;
• Сансарт байгаа ус нь гадаргуугийн хурцадмал байдлаас болж бөмбөрцөг хэлбэртэй болдог;
• Усны довтолгоон шавьж нь усны энэ шинж чанарын ачаар усны гадаргуу дээр хөвдөг;
• Хэрэв та зүүг усны гадаргуу дээр болгоомжтой байрлуулбал энэ нь хөвөх болно;
• Хэрэв бид өөр өөр нягтрал, өнгөт шингэнийг шил рүү ээлжлэн асгавал тэдгээр нь холилдохгүй байхыг харах болно;
• Солонгон савангийн хөөс нь мөн гадаргуугийн хурцадмал байдлын гайхалтай илрэл юм.

Гадаргуугийн хурцадмал байдал - зарим нарийн тодорхойлолтууд

Агуу анагаах ухааны нэвтэрхий толь бичиг

Гадаргуугийн хурцадмал байдал (S.T.) нь гадаргуугийн хальсны хэсэг бүр (шингэний чөлөөт гадаргуу эсвэл хоёр фазын хоорондох интерфейс) гадаргуугийн зэргэлдээ хэсгүүдэд үйлчлэх таталцлын хүч юм. Дотоод даралт ба P. n. Шингэний гадаргуугийн давхарга нь уян хатан сунасан мембран шиг ажилладаг. Чапын боловсруулсан санааны дагуу. арр. Лаплас, шингэний гадаргуугийн энэ шинж чанар нь зайнаас хурдан буурч буй молекулын таталцлын хүчнээс хамаардаг. Нэг төрлийн шингэн дотор түүнийг тойрсон молекулуудын молекул тус бүрд үйлчлэх хүч нь харилцан тэнцвэртэй байдаг. Гэхдээ гадаргуугийн ойролцоо молекулын таталцлын үр дүнд үүссэн хүч нь дотогшоо чиглэсэн байдаг; Энэ нь гадаргуугийн молекулуудыг шингэний зузаан руу татах хандлагатай байдаг. Үүний үр дүнд гадаргуугийн бүх давхарга нь уян хатан сунасан хальс шиг гадаргуугийн хэвийн чиглэлд шингэний дотоод массад маш их дарамт үзүүлдэг. Тооцооллын дагуу шингэний бүх масс байрладаг энэхүү "дотоод даралт" нь хэдэн мянган атмосферт хүрдэг. Энэ нь гүдгэр гадаргуу дээр нэмэгдэж, хотгор гадаргуу дээр буурдаг. Чөлөөт энерги нь хамгийн бага хэмжээнд хүрэх хандлагатай байдаг тул аливаа шингэн нь түүний гадаргуу буюу гадаргуугийн хүчний үйлчлэлийн газар болох хамгийн бага хэмжээтэй хэлбэрийг авах хандлагатай байдаг. Шингэний гадаргуу том байх тусам түүний гадаргуугийн хальс нь томрох тусам түүний агшилтын үед ялгарах чөлөөт гадаргуугийн энергийн хангамж ихэсдэг. Зэргэлдээ хэсгүүдэд (чөлөөт гадаргуутай параллель чиглэлд) агшилтын гадаргуугийн хальсны хэсэг бүр үйлчилдэг хурцадмал байдлыг хурцадмал байдал гэж нэрлэдэг. Уян сунасан биеийн уян хатан хурцадмал байдлаас ялгаатай нь P. n. гадаргуугийн хальс агших үед сулрахгүй. ... Гадаргуугийн хурцадмал байдал нь шингэний чөлөөт гадаргууг нэгээр нэмэгдүүлэхийн тулд хийх ёстой ажилтай тэнцүү. П.н. хийтэй (мөн өөрийн ууртай), өөр холилдохгүй шингэн эсвэл хатуу биетэй шингэний интерфейс дээр ажиглагддаг. Үүнтэй адил хатуу биет P. n-тэй байдаг. хий, шингэнтэй хиллэдэг. Шингэн (эсвэл хатуу) нь хийн орчинтой хиллэдэг чөлөөт гадаргуутай P. n.-ээс ялгаатай нь хоёр шингэн (эсвэл шингэн ба хатуу) фазын дотоод хил дээрх хурцадмал байдал нь батлагдсан тусгай нэр томъёогоор тодорхойлогддог. Германы уран зохиолд "хилийн хурцадмал байдал" (Grenzflachenspannung) гэсэн нэр томъёо байдаг. Хэрэв бодис шингэнд ууссан бол түүний P-ийг бууруулдаг. n., дараа нь чөлөөт энерги нь зөвхөн хилийн гадаргуугийн хэмжээг багасгахаас гадна шингээх замаар буурдаг: гадаргуугийн давхаргад гадаргуугийн идэвхит бодис (эсвэл капилляр идэвхтэй) бодис хуримтлагддаг ...
…

Том эмнэлгийн нэвтэрхий толь бичиг. 1970

Дээр дурдсан бүх зүйлийг нэгтгэн дүгнэж болно - аливаа шингэний гадаргуу дээр байгаа молекулууд, түүний дотор ус нь шингэний доторх бусад молекулуудад татагддаг бөгөөд үүний үр дүнд гадаргуугийн хурцадмал байдал үүсдэг. Энэ нь энэ өмчийн талаархи хялбаршуулсан ойлголт гэдгийг бид онцолж байна.

Гадаргуугийн хурцадмал байдлын коэффициент - тодорхойлолт

Политехникийн нэр томъёоны тайлбар толь бичиг

Гадаргуугийн хурцадмал байдлын коэффициент нь шингэний гадаргуу эсвэл хоорондоо холилдохгүй хоёр шингэний хоорондох гадаргуугийн хурцадмал хүчний шугаман нягт юм.

Политехникийн нэр томъёо Толь бичиг. Эмхэтгэсэн: В.Бутаков, И.Фаградянц. 2014 он

20 хэмийн температурт янз бүрийн шингэний гадаргуугийн хурцадмал байдлын коэффициент (K.s.n.) -ийн утгыг доор харуулав.

• Ph.D. ацетон - 0.0233 Ньютон / Метр;
• Ph.D. бензол - 0.0289 Ньютон / Метр;
• Ph.D. нэрмэл ус - 0.0727 Ньютон / Метр;
• Ph.D. глицерин - 0.0657 Ньютон / Метр;
• Ph.D. керосин - 0.0289 Ньютон / Метр;
• Ph.D. мөнгөн ус - 0.4650 Ньютон/метр;
• Ph.D. этилийн спирт - 0.0223 Ньютон / Метр;
• Ph.D. эфир - 0.0171 Ньютон / Метр.

Усны гадаргуугийн хурцадмал байдлын коэффициент

Гадаргуугийн хурцадмал байдлын коэффициент нь шингэний температураас хамаарна. Түүний үнэ цэнийг толилуулъя өөр өөр температурус.

Гадаргуугийн хурцадмал байдлын тухай ойлголт

Гадаргуугийн хурцадмал байдалЭнэ гадаргуугийн нэгж талбайн урвуу изотерм үүсэх ажил гэж тодорхойлсон интерфейсийн термодинамик шинж чанар гэж нэрлэгддэг. Шингэний хувьд гадаргуугийн хурцадмал байдал нь гадаргуугийн контурын нэгж уртад үйлчлэх хүч бөгөөд өгөгдсөн фазын эзэлхүүний хувьд гадаргууг хамгийн бага хэмжээнд хүртэл бууруулах хандлагатай байдаг.

Газрын тос нь сарнисан фаз ба дисперсийн орчиноос бүрдэх газрын тосны дисперс систем юм.

Тарсан фазын бөөмийн гадаргуу (жишээлбэл, асфальтений нэгдэл, усны бөмбөрцөг гэх мэт) нь тодорхой хэмжээний чөлөөт гадаргуугийн энергитэй байдаг. Ф с, интерфэйсийн талбайтай пропорциональ С:

Хэмжээ σ Гадаргуугийн тодорхой энерги төдийгүй контурын нэгж уртад хэрэглэж буй хүч, гадаргууг хязгаарлаж, энэ гадаргуугийн дагуу контурын перпендикуляр чиглүүлж, энэ гадаргууг чангалах эсвэл багасгах хандлагатай байдаг. Энэ хүчийг гэж нэрлэдэг гадаргуугийн хурцадмал байдал.

Гадаргуугийн хурцадмал байдлын үйлдлийг гадаргуугийн ирмэгийг төв рүү татах хүчний багц хэлбэрээр дүрсэлж болно.

Вектор сум бүрийн урт нь гадаргуугийн хурцадмал байдлын хэмжээг тусгадаг бөгөөд тэдгээрийн хоорондох зай нь гадаргуугийн контурын уртын хүлээн зөвшөөрөгдсөн нэгжтэй тохирч байна. Хэмжээний хэмжүүр болгон σ [J/m 2 ] = 10 3 [erg/cm 2 ] ба [N/m] = 10 3 [dyne/cm] аль аль нь адилхан ашиглагддаг.

Гадаргуугийн хурцадмал хүчний үйл ажиллагааны үр дүнд шингэн нь гадаргууг багасгах хандлагатай байдаг бөгөөд хэрэв таталцлын хүчний нөлөөлөл нь ач холбогдолгүй бол шингэн нь нэгж эзэлхүүн дэх хамгийн бага гадаргуугийн талбайтай бөмбөрцөг хэлбэртэй болдог.

Гадаргуугийн хурцадмал байдал нь өөр өөр байдаг өөр өөр бүлгүүднүүрсустөрөгч - анхилуун үнэрт хамгийн их, парафины хувьд хамгийн бага. Нүүрс устөрөгчийн молекулын жин нэмэгдэх тусам нэмэгддэг.

Ихэнх гетероатомын нэгдлүүд нь туйлширсан шинж чанартай байдаг тул гадаргуугийн хурцадмал байдал нь нүүрсустөрөгчөөс бага байдаг. Энэ нь маш чухал, учир нь тэдгээрийн оршихуй нь ус-газрын тос, хийн-тосны эмульс үүсэх, эдгээр эмульсийг устгах дараагийн үйл явцад чухал үүрэг гүйцэтгэдэг.

Гадаргуугийн хурцадмал байдалд нөлөөлөх параметрүүд

Гадаргуугийн хурцадмал байдал нь температур, даралтаас ихээхэн хамаардаг химийн найрлагашингэн ба түүнтэй харьцах үе шат (хий эсвэл ус).

Температур нэмэгдэхийн хэрээр гадаргуугийн хурцадмал байдал буурч, чухал температурт тэг болно. Даралт нэмэгдэхийн хэрээр хийн шингэний системийн гадаргуугийн хурцадмал байдал мөн буурдаг.

Газрын тосны бүтээгдэхүүний гадаргуугийн хурцадмал байдлыг дараахь томъёогоор тооцоолж болно.

Дахин тооцоолох σ нэг температураас T0нөгөө рүү Тхарилцааны дагуу хийж болно:

Зарим бодисын гадаргуугийн хурцадмал байдлын утга.

Шингэнийг нэмснээр түүний гадаргуугийн хурцадмал байдлыг бууруулдаг бодисыг нэрлэдэг гадаргуугийн идэвхтэй бодисууд(гадаргуугийн идэвхтэй бодис).

Газрын тос, газрын тосны бүтээгдэхүүний гадаргуугийн хурцадмал байдал нь тэдгээрт агуулагдах гадаргуугийн идэвхтэй бүрэлдэхүүн хэсгүүдийн хэмжээ (давирхайлаг бодис, нафтен болон бусад органик хүчил гэх мэт) -ээс хамаарна.

Гадаргуугийн идэвхтэй бүрэлдэхүүн хэсгүүдийн агууламж багатай газрын тосны бүтээгдэхүүнүүд байдаг хамгийн өндөр үнэ цэнэусны хил дээрх гадаргуугийн хурцадмал байдал, өндөр агууламжтай - хамгийн бага.

Сайтар боловсруулсан нефтийн бүтээгдэхүүн нь устай холбогдоход гадаргуугийн хурцадмал байдал ихтэй байдаг.

Гадаргуугийн хурцадмал байдлын бууралтыг интерфэйс дэх гадаргуугийн идэвхт бодис шингээх замаар тайлбарладаг. Нэмсэн гадаргуугийн идэвхт бодисын концентраци нэмэгдэхийн хэрээр шингэний гадаргуугийн хурцадмал байдал эхлээд эрчимтэй буурч, дараа нь тогтворжиж байгаа нь гадаргуугийн давхарга гадаргуугийн молекулуудаар бүрэн ханасан болохыг харуулж байна. Газрын тос, нефтийн бүтээгдэхүүний гадаргуугийн хурцадмал байдлыг эрс өөрчилдөг байгалийн гадаргуугийн бодисууд нь спирт, фенол, давирхай, асфальтен, төрөл бүрийн органик хүчил юм.

Хатуу ба шингэн фазын хоорондох гадаргуугийн хүч нь чийгшүүлэх, хялгасан судасны үзэгдлүүдтэй холбоотой бөгөөд тэдгээр нь тогтоц дахь газрын тосны шилжилт, чийдэн, тосны савны зулын дагуу керосин, газрын тосны өсөлт гэх мэт үйл явц юм.

Гадаргуугийн хурцадмал байдлыг туршилтаар тодорхойлох

Газрын тос, нефтийн бүтээгдэхүүний гадаргуугийн хурцадмал байдлыг туршилтаар тодорхойлохын тулд янз бүрийн аргыг ашигладаг.

Эхний арга (a) нь хоёр фазын хоорондох интерфэйсээс бөгжийг салгахад шаардагдах хүчийг хэмжихэд суурилдаг. Энэ хүч нь цагирагны тойргийн хүчнээс хоёр дахин их хэмжээтэй пропорциональ байна. Капиллярын аргаар (b) капилляр хоолой дахь шингэний өсөлтийн өндрийг хэмждэг. Үүний сул тал нь шингэний өсөлтийн өндрийг зөвхөн гадаргуугийн хурцадмал байдлаас гадна судалсан шингэнээр хялгасан судасны ханыг норгох шинж чанараас хамаардаг явдал юм. Капиллярын аргын илүү нарийвчлалтай хувилбар бол капилляраас гарч буй шингэний дуслын массыг хэмжихэд үндэслэсэн унжсан дусал (c) арга юм. Хэмжилтийн үр дүнд шингэний нягт ба дуслын хэмжээ нөлөөлдөг бөгөөд хатуу гадаргуу дээрх шингэний контактын өнцөгт нөлөөлдөггүй. Энэ арга нь даралтат савны гадаргуугийн хурцадмал байдлыг тодорхойлох боломжийг олгодог.

Гадаргуугийн хурцадмал байдлыг хэмжих хамгийн түгээмэл бөгөөд тохиромжтой арга бол бөмбөлөг эсвэл дуслын хамгийн их даралтын арга (g) бөгөөд энэ нь дизайны энгийн байдал, өндөр нарийвчлал, чийгшүүлэхээс үл хамааран тодорхойлох явдал юм.

Энэ арга нь нарийн хялгасан судаснаас агаарын бөмбөлөг эсвэл дусал шингэнийг шахаж өөр шингэн рүү шахах үед гадаргуугийн хурцадмал байдал үүсдэг. σ дуслыг шахаж гаргахад шаардагдах хамгийн их даралттай пропорциональ дусал гарах шингэний хил дээр.

Шингэн гэдэг нь хийн ба хатуу хоёрын хоорондох завсрын бодисыг нэгтгэх төлөв бөгөөд хийн болон аль алиных нь шинж чанартай байдаг. хатуу бодис. Шингэнүүд нь хатуу биеттэй адил тодорхой эзэлхүүнтэй бөгөөд хий шиг тэдгээр нь байгаа савныхаа хэлбэрийг авдаг. Хийн молекулууд нь молекул хоорондын харилцан үйлчлэлийн хүчээр бие биетэйгээ бараг холбогддоггүй. IN Энэ тохиолдолдхийн молекулуудын дулааны хөдөлгөөний дундаж энерги нь тэдгээрийн хоорондох таталцлын хүчнээс үүссэн дундаж боломжит энергиээс хамаагүй их байдаг тул хийн молекулууд өөр өөр чиглэлд нисдэг бөгөөд хий нь түүнд өгсөн бүх эзэлхүүнийг эзэлдэг.

Хатуу болон шингэний хувьд молекулуудын хоорондох таталцлын хүч аль хэдийн чухал бөгөөд молекулуудыг бие биенээсээ тодорхой зайд байлгадаг. Энэ тохиолдолд молекулуудын эмх замбараагүй дулааны хөдөлгөөний дундаж энерги нь молекул хоорондын харилцан үйлчлэлийн хүчнээс шалтгаалан дундаж потенциал энергиэс бага байх ба молекулуудын хоорондын таталцлын хүчийг даван туулахад хангалтгүй тул хатуу ба шингэн нь тодорхой хэмжээний энергитэй байдаг. эзлэхүүн.

Шингэний рентген туяаны дифракцийн шинжилгээ нь шингэний хэсгүүдийн зохион байгуулалтын шинж чанар нь хий ба хатуу биетийн хоорондох завсрын шинж чанартай болохыг харуулсан. Хийнд молекулууд эмх замбараагүй хөдөлдөг тул тэдгээрийн харьцангуй зохион байгуулалтад ямар ч загвар байдаггүй. Хатуу бодисын хувьд гэж нэрлэгддэг урт хугацааны захиалгабөөмсийн зохион байгуулалтанд, i.e. Тэдний захиалгат зохион байгуулалт, том зайд давтагдана. Шингэн дотор гэж нэрлэгддэг зүйл байдаг ойрын дараалалбөөмсийн зохион байгуулалтанд, i.e. тэдгээрийн эмх цэгцтэй зохион байгуулалт нь атом хоорондын зайтай харьцуулах боломжтой зайд давтагддаг.

Шингэний тухай онол бүрэн боловсруулагдаагүй байна. Шингэн дэх дулааны хөдөлгөөнийг молекул бүр тодорхой тэнцвэрийн байрлалд хэсэг хугацаанд хэлбэлзэж, дараа нь атом хоорондын дарааллын зайд анхны байрлалаас тусгаарлагдсан шинэ байрлал руу огцом шилждэгтэй холбон тайлбарладаг. Тиймээс шингэний молекулууд шингэний массын туршид нэлээд удаан хөдөлж, тархалт нь хийтэй харьцуулахад илүү удаан явагддаг. Шингэний температур нэмэгдэхийн хэрээр чичиргээний хөдөлгөөний давтамж огцом нэмэгдэж, молекулуудын хөдөлгөөн нэмэгдэж, шингэний зуурамтгай чанар буурахад хүргэдэг.

Шингэний молекул бүр нь хүрээлэн буй молекулуудын татах хүчд өртдөг бөгөөд энэ нь зайнаас хурдан буурдаг тул тодорхой хамгийн бага зайнаас эхлэн молекулуудын хоорондын таталцлын хүчийг үл тоомсорлож болно. Энэ зайг (ойролцоогоор 10 -9 м) гэж нэрлэдэг молекулын үйл ажиллагааны радиус r , ба радиусын бөмбөрцөг r-молекулын үйл ажиллагааны хүрээ.

Шингэн доторх молекулыг тусгаарлаж үзье Аба эргэн тойронд радиустай бөмбөрцөг зур r(Зураг 10.1). Тодорхойлолтын дагуу зөвхөн бөмбөрцөг дотор байгаа молекулуудын өгөгдсөн молекулд үзүүлэх нөлөөг харгалзан үзэх нь хангалттай юм.

Зураг 10.1. молекулын үйлдэл. Эдгээр молекулууд молекул дээр үйлчлэх хүч А,өөр өөр чиглэлд чиглүүлж, дунджаар нөхөн төлдөг тул бусад молекулуудаас шингэний доторх молекулд үйлчилж буй хүч нь тэг байна. Хэрэв молекул, ж.нь. IN,-аас бага зайд гадаргуугаас байрладаг r.Энэ тохиолдолд молекулын үйл ажиллагааны хүрээ нь зөвхөн хэсэгчлэн шингэний дотор байрладаг. Шингэн дээр байрлах хийн молекулуудын концентраци нь шингэн дэх концентрацитай харьцуулахад бага байдаг тул үр дүнд хүрэх хүч Ф, гадаргуугийн давхаргын молекул бүрт хэрэглэж, тэгтэй тэнцүү биш бөгөөд шингэн рүү чиглэнэ. Тиймээс гадаргуугийн давхаргын бүх молекулуудын үр дүнд үүссэн хүч нь шингэн дээр даралтыг үүсгэдэг молекул(эсвэл дотоод).Молекулын даралт нь зөвхөн шингэний молекулуудын хооронд үйлчилдэг хүчнээс үүсдэг тул шингэнд байрлуулсан биед нөлөөлдөггүй.

Шингэн бөөмсийн нийт энерги нь тэдгээрийн эмх замбараагүй дулааны хөдөлгөөний энерги ба молекул хоорондын харилцан үйлчлэлийн хүчнээс үүдэлтэй потенциал энергиэс бүрдэнэ. Молекулыг шингэний гүнээс гадаргуугийн давхарга руу шилжүүлэхийн тулд ажил хийх шаардлагатай. Энэ ажлыг хийж байна кинетик энергимолекулууд ба тэдгээрийн боломжит энергийг нэмэгдүүлэхийн тулд явдаг. Тиймээс шингэний гадаргуугийн давхарга дахь молекулууд нь шингэний доторх молекулуудаас илүү их потенциал энергитэй байдаг. Шингэний гадаргуугийн давхарга дахь молекулуудын эзэмшдэг энэ нэмэлт энерги гэж нэрлэдэг гадаргуугийн энерги,давхаргын талбайтай пропорциональ Δ С:

Δ В=σ Δ С,(10.1)

Хаана σ – гадаргуугийн хурцадмал байдлын коэффициент, гадаргуугийн энергийн нягтаар тодорхойлогддог.

Тэнцвэрийн төлөв нь хамгийн бага боломжит эрчим хүчээр тодорхойлогддог тул шингэн нь гадны хүч байхгүй тохиолдолд тухайн эзэлхүүний хувьд хамгийн бага гадаргуугийн талбайтай байхаар ийм хэлбэрийг авах болно. бөмбөг хэлбэр. Агаарт өлгөгдсөн хамгийн жижиг дуслуудыг ажиглахад тэд үнэхээр бөмбөлөг хэлбэртэй боловч таталцлын нөлөөгөөр зарим талаараа гажсан болохыг харж болно. Жингүйдлийн нөхцөлд аливаа шингэний дусал (хэмжээнээс үл хамааран) бөмбөрцөг хэлбэртэй байдаг нь сансрын хөлөг дээр туршилтаар батлагдсан.

Тиймээс шингэний тогтвортой тэнцвэрт байдлын нөхцөл нь гадаргуугийн энергийн хамгийн бага хэмжээ юм. Энэ нь тухайн эзэлхүүний шингэн нь хамгийн бага гадаргуутай байх ёстой гэсэн үг юм. шингэн нь чөлөөт гадаргуугийн талбайг багасгах хандлагатай байдаг. Энэ тохиолдолд шингэний гадаргуугийн давхаргыг суналтын хүч үйлчилдэг сунасан уян хальстай адилтгаж болно.

Битүү контураар хязгаарлагдсан шингэний гадаргууг авч үзье. Гадаргуугийн хурцадмал хүчний үйл ажиллагааны дор (тэдгээр нь шингэний гадаргуу руу тангенциал чиглүүлж, тэдгээрийн ажиллаж буй контурын хэсэгт перпендикуляр) шингэний гадаргуу агшиж, тухайн контур хөдөлсөн. Сонгосон бүсээс түүнтэй хиллэдэг хэсгүүдэд ажиллах хүчнүүд дараахь ажлыг гүйцэтгэдэг.

Δ A=fΔ лΔ x,

Хаана f=F/Δ би -гадаргуугийн хурцадмал хүч, шингэний гадаргуугийн контурын нэгж уртад үйлчлэх. Δ гэдэг нь тодорхой байна лΔ x= Δ С, тэдгээр.

Δ A=fΔS.

Энэ ажил нь гадаргуугийн энергийг багасгах замаар хийгддэг, i.e.

Δ Α =Δ В.

Илэрхийллийн харьцуулалтаас харахад энэ нь тодорхой байна

өөрөөр хэлбэл гадаргуугийн хурцадмал байдлын коэффициент σ хүчтэй тэнцүүгадаргууг хязгаарлах контурын нэгж урт дахь гадаргуугийн хурцадмал байдал. Гадаргуугийн хурцадмал байдлын нэгж нь метр тутамд Ньютон (Н/м) эсвэл квадрат метр тутамд жоуль (Ж/м2) юм. 300К-ийн температуртай ихэнх шингэн нь 10-2-10-1 Н/м-ийн гадаргуугийн хурцадмал байдалтай байдаг. Шингэний молекулуудын хоорондох дундаж зай ихсэх тусам гадаргуугийн хурцадмал байдал температур нэмэгдэх тусам буурдаг.

Гадаргуугийн хурцадмал байдал нь шингэнд агуулагдах хольцоос ихээхэн хамаардаг.Бодис , гадаргуугийн хурцадмал байдлыг сулруулдаг шингэнийг нэрлэдэг гадаргуугийн идэвхт бодис (гадаргуугийн идэвхтэй бодис).Устай холбоотой хамгийн алдартай гадаргуугийн бодис бол саван юм. Энэ нь гадаргуугийн хурцадмал байдлыг ихээхэн бууруулдаг (ойролцоогоор 7.5 10 -2 4.5·10 -2 Н/м хүртэл). Усны гадаргуугийн хурцадмал байдлыг бууруулдаг гадаргуугийн идэвхтэй бодисууд нь спирт, эфир, тос гэх мэт.

Шингэний молекулууд нь шингэний молекулуудтай харьцуулахад илүү хүчтэй харилцан үйлчилдэг тул шингэний гадаргуугийн хурцадмал байдлыг нэмэгдүүлдэг бодисууд (элсэн чихэр, давс) байдаг.

Барилга угсралтын ажилд гадаргуугийн идэвхт бодисыг агаар мандлын тааламжгүй нөхцөлд (өндөр чийгшил, өндөр температур, нарны цацрагт өртөх гэх мэт) ажиллаж байгаа эд анги, байгууламжийг боловсруулахад ашигладаг уусмал бэлтгэхэд ашигладаг.

Нойтон үүсэх үзэгдэл

Усны дусал шилэн дээр тархаж, 10.2-т үзүүлсэн хэлбэрийг авдаг бол ижил гадаргуу дээрх мөнгөн ус бага зэрэг хавтгай дусал болж хувирдаг нь практикт мэдэгдэж байна. Эхний тохиолдолд тэд шингэн гэж хэлдэг нойтонхатуу гадаргуу, хоёрдугаарт - нойтон биштүүнийг. Чийгшүүлэх нь контактын гадаргуугийн давхаргын молекулуудын хооронд үйлчилж буй хүчний шинж чанараас хамаарна. Нойтон шингэний хувьд шингэн ба хатуу бодисын молекулуудын хоорондох таталцлын хүч нь шингэний молекулуудын хоорондох таталцлын хүчээс их байх ба шингэн нь нэмэгдэх хандлагатай байдаг.

хатуу биетэй харьцах гадаргуу. Нойтон биш шингэний хувьд шингэн ба хатуу биетийн молекулуудын хоорондох таталцлын хүч нь шингэний молекулуудаас бага байдаг бөгөөд шингэн нь хатуу бодистой харьцах гадаргууг багасгах хандлагатай байдаг.

Гурван зөөвөрлөгчийн контактын шугамд гадаргуугийн хурцадмал байдлын гурван хүчийг ашигладаг (0 цэг нь зургийн хавтгайтай огтлолцох хэсэг) бөгөөд тэдгээр нь харгалзах хоёр зөөвөрлөгчийн контакт гадаргуу дотор тангенциал чиглэгддэг. Холбоо барих шугамын уртын нэгжид ногдох эдгээр хүч нь харгалзах гадаргуугийн хурцадмал байдалтай тэнцүү байна σ 12 , σ 13 , σ 23 . Булан θ шингэн ба хатуу биетийн гадаргууд шүргэгч хоорондын зайг нэрлэдэг ирмэгийн өнцөг.Дуслын тэнцвэрт байдлын нөхцөл нь хатуу биетийн гадаргуутай шүргэгчийн чиглэл дэх гадаргуугийн хурцадмал хүчний проекцын нийлбэр нь тэгтэй тэнцүү байх явдал юм.

–σ 13 + σ 12 + σ 23 cos θ =0 (10.2)

cos θ =(σ 13 - σ 12)/σ 23 . (10.3)

Энэ нь утгуудаас хамааран контактын өнцөг нь хурц эсвэл мохоо байж болно гэсэн нөхцөл байдлаас гардаг σ 13 ба σ 12 . Хэрэв σ 13 >σ 12 дараа нь cos θ >0 ба өнцөг θ халуун ногоотой, жишээлбэл. шингэн нь хатуу гадаргууг норгодог. Хэрэв σ 13 <σ 12 дараа нь cos θ <0 и угол θ – уйтгартай, өөрөөр хэлбэл шингэн нь хатуу гадаргууг чийгшүүлдэггүй.

Холбоо барих өнцөг нь нөхцөлийг (10.3) хангасан бол

(σ 13 - σ 12)/σ 23 ≤1.

Хэрэв нөхцөл хангагдаагүй бол ямар ч үнэ цэнээр шингэний дусал дуслаарай θ тэнцвэртэй байж чадахгүй. Хэрэв σ 13 >σ 12 +σ 23, дараа нь шингэн нь хатуу биетийн гадаргуу дээр тархаж, нимгэн хальсаар бүрхэж (жишээлбэл, шилний гадаргуу дээрх керосин) - энэ нь тохиолддог. бүрэн чийглэх(энэ тохиолдолд θ =0).

Хэрэв σ 12 >σ 13 +σ 23, дараа нь шингэн нь бөмбөрцөг дусал болж агшиж, зөвхөн нэг цэгтэй харьцах (жишээлбэл, парафины гадаргуу дээрх усны дусал) - бүрэн чийгшүүлэхгүй(энэ тохиолдолд θ =π).

Нойтон чийглэх, чийглэхгүй байх нь харьцангуй ойлголт юм, i.e. Нэг хатуу гадаргууг норгодог шингэн нь нөгөөг нь норгохгүй. Жишээлбэл, ус нь шилийг норгодог боловч парафиныг норгодоггүй; Мөнгөн ус нь шилийг чийгшүүлдэггүй, харин металл гадаргууг чийгтэй цэвэрлэдэг.

Технологийн хувьд чийглэх, чийглэхгүй байх үзэгдлүүд маш чухал юм. Жишээлбэл, хүдрийг хөвүүлэн баяжуулах (хүдрийг хаягдал чулуулгаас ялгах) аргад түүнийг нилээд буталж, хаягдал чулуулгийг норгож, хүдрийг норгохгүй шингэнд сэгсэрнэ. Энэ хольцоор агаар үлээж, дараа нь суурьшдаг. Энэ тохиолдолд шингэнд чийгшүүлсэн чулуулгийн хэсгүүд ёроол руу живж, эрдэсийн ширхэгүүд агаарын бөмбөлөгт "наалдаж", шингэний гадаргуу дээр хөвдөг. At боловсруулахметалл, тэдгээрийг тусгай шингэнээр чийгшүүлдэг бөгөөд энэ нь гадаргуугийн боловсруулалтыг хөнгөвчлөх, хурдасгах боломжийг олгодог.

Барилга угсралтын ажилд чийгшүүлэх үзэгдэл нь шингэн хольц бэлтгэхэд чухал ач холбогдолтой (шаас, шаваас, зуурмагтоосго тавих, бетон бэлтгэх). Эдгээр шингэн хольцууд нь тэдгээрийг хэрэглэж буй барилгын бүтцийн гадаргууг сайтар норгох шаардлагатай. Хольцын бүрэлдэхүүн хэсгүүдийг сонгохдоо зөвхөн хольц-гадаргуугийн хосуудын контактын өнцгийг харгалзан үзэхээс гадна шингэний бүрэлдэхүүн хэсгүүдийн гадаргуугийн идэвхтэй шинж чанарыг харгалзан үздэг.

Ус цоргоноос аажуухан дуслахыг харах бүрд энэ нь илрэхийг та харж байна. Цоргоноос усны хальс гарч ирэх ба түүнд агуулагдах шингэний жин дор нимгэн резинэн бүрхүүл шиг сунаж эхэлдэг. Цоргоны нүхэнд бэхлэгдсэн энэ хальс нь жин нь гэнэт хэт их болох хүртэл аажмаар уртасдаг. Хэт их ачаалалтай бол таслагч урагдах тул хальс нь урагдахгүй. Үүний оронд цоргоны сүүлний яснаас "гулсдаг" бөгөөд бүрхсэн мэт бага хэмжээнийус, чөлөөтэй унах дусал үүсгэдэг. Унаж буй дуслууд бараг бөмбөрцөг хэлбэртэй болдогийг та нэг бус удаа ажигласан нь дамжиггүй. Хэрэв гадны хүчин байхгүй байсан бол тэд хатуу бөмбөрцөг хэлбэртэй байх байсан. Таны ажиглаж буй зүйл бол усны ер бусын "татгах", "өөрийгөө нягтруулах" чадварын нэг илрэл юм. Цоргоноос дусал дусал ус нь жижиг бөмбөг болж агшиж, бүх боломжит геометрийн биетүүдийн бөмбөг нь тухайн эзэлхүүний хувьд хамгийн бага гадаргуутай байдаг.

Наалдамхай байдлаас болж усны гадаргуу дээр хурцадмал байдал үүсдэг бөгөөд усны гадаргууг эвдэхийн тулд бие махбодийн хүч шаардагддаг бөгөөд хачирхалтай нь нэлээд чухал юм. Усны эвдрэлгүй гадаргуу нь ган зүү, сахлын хутга гэх мэт уснаас хамаагүй "хүнд" биетүүдийг эсвэл шингэн биш хатуу юм шиг усан дундуур гулсдаг зарим шавжийг дэмжиж чаддаг.

Мөнгөн уснаас бусад бүх шингэнээс ус хамгийн өндөр гадаргуугийн хурцадмал байдалтай байдаг.

Шингэний дотор молекулуудын бие биенээ татах чадвар тэнцвэртэй байдаг. Гэхдээ гадаргуу дээр биш. Илүү гүнд орших усны молекулууд хамгийн дээд талын молекулуудыг доош татдаг. Тиймээс дусал ус аль болох агшихыг эрмэлздэг бололтой. Энэ нь гадаргуугийн хурцадмал хүчний нөлөөгөөр хамтдаа татагддаг.

Физикчид гурван см зузаантай усны баганыг хагалахад яг ямар жинг өлгөх шаардлагатайг тооцоолжээ. Танд асар их жин хэрэгтэй болно - зуу гаруй тонн! Гэхдээ энэ үед ус онцгой цэвэрхэн байдаг. Байгальд ийм ус байдаггүй. Түүнд үргэлж ямар нэгэн зүйл ууссан байдаг. Бага зэрэг ч гэсэн гадны бодисууд усны молекулуудын хүчтэй гинжин хэлхээний холбоосыг тасалж, тэдгээрийн хоорондох наалдамхай хүч буурдаг.

Хэрэв та шилэн хавтан дээр мөнгөн усны дуслыг, парафин хавтан дээр ус дуслуулж байвал маш жижиг дуслууд бөмбөг хэлбэртэй байх ба илүү том нь таталцлын нөлөөн дор бага зэрэг хавтгай болно.

Энэ үзэгдлийг мөнгөн ус ба шилний хооронд, түүнчлэн парафин ба усны хооронд молекулуудын хооронд (нэгдэл) бага байдаг татах хүч (наалдац) үүсдэгтэй холбон тайлбарладаг. Ус цэвэр шилтэй, мөнгөн ус металл хавтантай шүргэлцэх үед бид бараг л ажигладаг жигд хуваарилалтШил ба усны молекул, металл ба мөнгөн усны молекулуудын хоорондох таталцлын хүч нь ус ба мөнгөн усны бие даасан молекулуудын хоорондох таталцлаас их байдаг тул ялтсууд дээрх хоёр бодисын аль алинд нь байдаг. Энэ үзэгдэл нь гадаргуу дээр шингэн жигд тархсан үед тохиолддог. хатуу, чийглэх гэж нэрлэдэг. Энэ нь ус нь цэвэр шилийг норгодог боловч парафиныг норгохгүй гэсэн үг юм. Тодорхой тохиолдолд чийгшүүлэх нь гадаргуугийн бохирдлын зэргийг илтгэнэ. Жишээлбэл, цэвэр угаасан таваг (шаазан, шавар) дээр ус жигд давхаргад тархдаг, цэвэрхэн угаасан колбонд хана нь усаар жигд бүрхэгдсэн байдаг, гэхдээ гадаргуу дээрх ус нь дусал хэлбэртэй байвал энэ нь тавагны гадаргуу нь усаар нордоггүй бодисын нимгэн давхаргаар хучигдсан байдаг, ихэнхдээ өөх тос.