Paviršiaus įtempimo teorija. Paviršiaus įtempimo koeficientas. Priklausomybė nuo temperatūros

Šioje pamokoje kalbėsime apie skysčius ir jų savybes. Šiuolaikinės fizikos požiūriu skysčiai yra sunkiausias tyrimo objektas, nes, lyginant su dujomis, nebegalima kalbėti apie nereikšmingą sąveikos energiją tarp molekulių, o lyginant su kietosiomis medžiagomis, negalima kalbėti apie tvarkingą jų išsidėstymą. skysčių molekulės (skystyje nėra ilgalaikės tvarkos) . Tai lemia tai, kad skysčiai turi daugybę įdomių savybių ir jų apraiškų. Viena iš tokių savybių bus aptarta šioje pamokoje.

Pirmiausia aptarkime ypatingas skysčio paviršinio sluoksnio molekulių savybes, palyginti su tūrio molekulėmis.

Ryžiai. 1. Skirtumas tarp paviršinio sluoksnio molekulių ir didžiojoje skysčio dalyje esančių molekulių

Apsvarstykite dvi molekules A ir B. Molekulė A yra skysčio viduje, molekulė B yra jo paviršiuje (1 pav.). Molekulę A supa kitos skystos molekulės tolygiai, todėl molekulę A veikiančios jėgos iš molekulių, patenkančių į tarpmolekulinės sąveikos sferą, yra kompensuojamos arba jų rezultatas lygus nuliui.

Kas atsitiks su molekule B, esančia skysčio paviršiuje? Prisiminkite, kad dujų molekulių koncentracija, kuri yra virš skysčio, yra daug mažesnė nei skysčio molekulių koncentracija. Molekulę B iš vienos pusės supa skysčių molekulės, o iš kitos – labai išretintos dujų molekulės. Kadangi iš skysčio pusės jį veikia daug daugiau molekulių, visų tarpmolekulinių jėgų rezultatas bus nukreiptas į skysčio vidų.

Taigi, kad molekulė iš skysčio gelmės patektų į paviršinį sluoksnį, reikia atlikti darbą prieš nekompensuojamas tarpmolekulines jėgas.

Prisiminkite, kad darbas yra potencialios energijos pokytis, paimtas su minuso ženklu.

Tai reiškia, kad paviršinio sluoksnio molekulės, palyginti su skysčio viduje esančiomis molekulėmis, turi perteklinę potencialią energiją.

Ši perteklinė energija yra skysčio vidinės energijos komponentas ir vadinama paviršiaus energija. Ji žymima ir matuojama, kaip ir bet kuri kita energija, džauliais.

Akivaizdu, kad kuo didesnis skysčio paviršiaus plotas, tuo daugiau tokių molekulių, kurios turi perteklinę potencialią energiją, taigi ir didesnė paviršiaus energija. Šis faktas gali būti parašytas kaip toks ryšys:

,

kur yra paviršiaus plotas ir yra proporcingumo koeficientas, kurį vadinsime paviršiaus įtempimas, šis koeficientas apibūdina vieną ar kitą skystį. Užrašykime griežtą šio kiekio apibrėžimą.

Skysčio paviršiaus įtempis (skysčio paviršiaus įtempimo koeficientas) yra fizinis kiekis, kuris apibūdina tam tikrą skystį ir yra lygus paviršiaus energijos ir skysčio paviršiaus ploto santykiui

Paviršiaus įtempimo koeficientas matuojamas niutonais, padalijus iš metro.

Aptarkime, nuo ko priklauso skysčio paviršiaus įtempimo koeficientas. Pirmiausia prisiminkime, kad paviršiaus įtempimo koeficientas apibūdina specifinę molekulių sąveikos energiją, o tai reiškia, kad šią energiją keičiantys veiksniai pakeis ir skysčio paviršiaus įtempimo koeficientą.

Taigi, paviršiaus įtempimo koeficientas priklauso nuo:

1. Skysčio pobūdis („lakių“ skysčių, tokių kaip eteris, alkoholis ir benzinas, paviršiaus įtempis yra mažesnis nei „nelakių“ – vandens, gyvsidabrio ir skystų metalų).

2. Temperatūra (kuo aukštesnė temperatūra, tuo mažesnis paviršiaus įtempis).

3. Buvimas paviršutiniškai veikliosios medžiagos, mažinantis paviršiaus įtempimą (paviršinio aktyvumo medžiaga), pvz., muilas ar skalbimo milteliai.

4. Dujų, besiribojančių su skysčiu, savybės.

Atkreipkite dėmesį, kad paviršiaus įtempimo koeficientas nepriklauso nuo paviršiaus ploto, nes vienai atskirai paviršinei molekulei visiškai nesvarbu, kiek tų pačių molekulių yra aplinkui. Atkreipkite dėmesį į lentelę, kurioje rodomi įvairių medžiagų paviršiaus įtempimo koeficientai esant temperatūrai:

1 lentelė. Skysčių paviršiaus įtempimo koeficientai ties riba su oru, ties

Taigi, paviršinio sluoksnio molekulės turi perteklinę potencialią energiją, palyginti su molekulėmis, esančiomis didžiojoje skysčio dalyje. Mechanikos metu buvo parodyta, kad bet kuri sistema linkusi į minimalią potencialią energiją. Pavyzdžiui, iš tam tikro aukščio išmestas kūnas bus linkęs kristi žemyn. Be to, gulėdami jaučiatės daug patogiau, nes tokiu atveju jūsų kūno masės centras yra kuo žemiau. Prie ko veda noras sumažinti jo potencialią energiją skysčio atveju? Kadangi paviršiaus energija priklauso nuo paviršiaus ploto, tai reiškia, kad bet kokiam skysčiui energetiškai nepalanku turėti didelį paviršiaus plotą. Kitaip tariant, laisvoje būsenoje skystis linkęs sumažinti savo paviršių.

Tai lengva patikrinti eksperimentuojant su muilo plėvele. Jeigu vielinis karkasas panardinamas į muiluotą tirpalą, tai ant jo susidaro muilo plėvelė, plėvelė įgauna tokią formą, kad jos paviršiaus plotas būtų minimalus (2 pav.).

Ryžiai. 2. Figūros iš muiluoto tirpalo

Paviršiaus įtempimo jėgų egzistavimą galite patikrinti naudodami paprastą eksperimentą. Jei sriegis yra pririštas prie vielos žiedo dviejose vietose ir taip, kad sriegio ilgis būtų šiek tiek didesnis už stygos, jungiančios sriegio tvirtinimo taškus, ilgį, o vielos žiedas pamirkytas muilu tirpalu (3a pav.), muilo plėvelė sutemps visą žiedo paviršių ir siūlas guls ant muilo plėvelės. Jei dabar plėvelė nutrūksta vienoje siūlo pusėje, muilo plėvelė, likusi kitoje siūlo pusėje, susitrauks ir ištemps siūlą (3b pav.).

Ryžiai. 3. Eksperimentuokite paviršiaus įtempimo jėgoms nustatyti

Kodėl taip atsitiko? Faktas yra tas, kad muilo tirpalas, likęs viršuje, ty skystis, linkęs sumažinti savo paviršiaus plotą. Taigi siūlas ištraukiamas aukštyn.

Taigi, mes esame įsitikinę, kad egzistuoja paviršiaus įtempimo jėga. Dabar išmokime tai apskaičiuoti. Norėdami tai padaryti, atlikime minties eksperimentą. Į muiluotą tirpalą nuleiskime vielinį rėmą, kurio viena iš kraštų yra judama (4 pav.). Ištempsime muilo plėvelę, jėga veikdami judančią rėmo pusę. Taigi skersinį strypą veikia trys jėgos – išorinė jėga ir dvi paviršiaus įtempimo jėgos, veikiančios kiekvieną plėvelės paviršių. Naudodami antrąjį Niutono dėsnį galime tai parašyti

Ryžiai. 4. Paviršiaus įtempimo jėgos apskaičiavimas

Jei veikiant išorinei jėgai, skersinis pasislenka tam tikru atstumu, tada ši išorinė jėga veiks

Natūralu, kad dėl šio darbo atlikimo padidės plėvelės paviršiaus plotas, o tai reiškia, kad padidės ir paviršiaus energija, kurią galime nustatyti pagal paviršiaus įtempimo koeficientą:

Savo ruožtu ploto pokytis gali būti nustatytas taip:

kur yra vielinio rėmo kilnojamosios dalies ilgis. Atsižvelgdami į tai, galime rašyti, kad išorinės jėgos darbas yra lygus

Prilyginę tinkamas dalis (*) ir (**), gauname paviršiaus įtempimo jėgos išraišką:

Taigi paviršiaus įtempimo koeficientas skaitine prasme yra lygus paviršiaus įtempimo jėgai, kuri veikia paviršių ribojančios linijos ilgio vienetą.

Taigi, dar kartą pamatėme, kad skystis linkęs įgauti tokią formą, kad jo paviršiaus plotas yra minimalus. Galima parodyti, kad tam tikram tūriui sferos paviršiaus plotas bus minimalus. Taigi, jei skysčio neveikia jokios kitos jėgos arba jų poveikis yra mažas, skystis įgaus sferinę formą. Taigi, pavyzdžiui, vanduo elgsis nesvarumo būsenoje (5 pav.) arba muilo burbuluose (6 pav.).

Ryžiai. 5. Vanduo be gravitacijos

Ryžiai. 6. Muilo burbulai

Paviršiaus įtempimo jėgų buvimas taip pat gali paaiškinti, kodėl metalinė adata „guli“ vandens paviršiuje (7 pav.). Adata, kuri atsargiai uždedama ant paviršiaus, ją deformuoja, taip padidindama šio paviršiaus plotą. Taigi atsiranda paviršiaus įtempimo jėga, kuri linkusi sumažinti tokį ploto pokytį. Gauta paviršiaus įtempimo jėga bus nukreipta į viršų ir kompensuos gravitacijos jėgą.

Ryžiai. 7. Adata vandens paviršiuje

Taip pat galima paaiškinti ir pipetės veikimo principą. Lašelis, kurį veikia gravitacijos jėga, traukiamas žemyn, taip padidinant jo paviršiaus plotą. Natūraliai atsiranda paviršiaus įtempimo jėgos, kurių rezultatas yra priešingas gravitacijos krypčiai ir neleidžia lašeliui išsitempti (8 pav.). Kai paspausite pipetės guminį dangtelį, sukuriate papildomą slėgį, kuris padeda susidoroti su gravitacija, todėl lašas nukrenta žemyn.

Ryžiai. 8. Kaip veikia pipetė

Paimkime dar vieną pavyzdį iš kasdienybės. Jei teptuką panardinsite į stiklinę vandens, jo plaukeliai susipūs. Jei dabar ištrauksite šį šepetį iš vandens, pastebėsite, kad visi plaukeliai yra prilipę vienas prie kito. Taip yra dėl to, kad vandens paviršiaus plotas, prilipęs prie šepečio, bus minimalus.

Ir dar vienas pavyzdys. Jei norite pastatyti sauso smėlio pilį, vargu ar jums pavyks, nes smėlis subyrės veikiamas gravitacijos. Tačiau jei smėlį sušlapinsite, jis išlaikys savo formą dėl vandens paviršiaus įtempimo tarp smėlio grūdelių.

Galiausiai pažymime, kad paviršiaus įtempimo teorija padeda rasti gražių ir paprastų analogijų sprendžiant sudėtingesnes fizines problemas. Pavyzdžiui, kai reikia pastatyti lengvą ir kartu tvirtą konstrukciją, į pagalbą ateina fizika, kas vyksta muilo burbuluose. Ir buvo įmanoma sukurti pirmąjį adekvatų atomo branduolio modelį, palyginus šį atomo branduolį su įkrauto skysčio lašeliu.

Bibliografija

1. G. Ya. Myakishev, B. B. Bukhovtsev, N. N. Sotsky. „Fizika 10“. - M.: Švietimas, 2008 m.
2. Ya. E. Geguzin „Burbulai“, Kvanto biblioteka. - M.: Nauka, 1985 m.
3. B. M. Yavorsky, A. A. Pinsky „Fizikos pagrindai“ 1 t.
4. G. S. Landsbergis „Elementarus fizikos vadovėlis“ 1 t.

1. Nkj.ru ().
2. Youtube.com ().
3. Youtube.com ().
4. Youtube.com ().

Namų darbai

1. Išsprendę šios pamokos užduotis, galėsite pasiruošti BŽA 7,8,9 klausimams ir Vieningo valstybinio egzamino A8, A9, A10 klausimams.
2. Gelfgatas I.M., Nenaševas I.Ju. "Fizika. 10 klasės uždavinių rinkinys "5.34, 5.43, 5.44, 5.47 ()
3. Remdamiesi 5.47 uždaviniu, nustatykite vandens ir muilo tirpalo paviršiaus įtempimo koeficientą.

Klausimų ir atsakymų sąrašas

Klausimas: Kodėl paviršiaus įtempis keičiasi priklausomai nuo temperatūros?

Atsakymas: Kylant temperatūrai, skysčio molekulės pradeda judėti greičiau, todėl molekulės lengviau įveikia galimas traukos jėgas. Dėl to sumažėja paviršiaus įtempimo jėgos, kurios yra potencialios jėgos, surišančios paviršinio skysčio sluoksnio molekules.

Klausimas: Ar paviršiaus įtempimo koeficientas priklauso nuo skysčio tankio?

Atsakymas: Taip, taip, nes paviršinio skysčio sluoksnio molekulių energija priklauso nuo skysčio tankio.

Klausimas: Kokiais būdais galima nustatyti skysčio paviršiaus įtempimo koeficientą?

Atsakymas: Mokykliniame kurse tiriami du skysčio paviršiaus įtempimo koeficiento nustatymo metodai. Pirmasis yra vielos plėšimo būdas, jo principas aprašytas 5.44 užduotyje iš namų darbų, antrasis – lašų skaičiavimo metodas, aprašytas 5.47 uždavinyje.

Klausimas: Kodėl po kurio laiko muilo burbulai subyrėja?

Atsakymas: Faktas yra tas, kad po kurio laiko, veikiant gravitacijai, burbulas apačioje tampa storesnis nei viršuje, o tada, veikiamas garavimo, tam tikru momentu suyra. Tai veda prie to, kad visas burbulas, kaip ir balionas, subyra veikiant nekompensuotoms paviršiaus įtempimo jėgoms.

APIBRĖŽIMAS

Paviršiaus įtempimas- skysčio noras sumažinti savo laisvą paviršių, t.y. sumažinti jo potencialios energijos perteklių sąsajoje su dujine faze.

Aprašykime paviršiaus įtempimo mechanizmas skysčiuose. Skystis, skirtingai nei dujos, neužpildo viso indo, į kurį pilamas, tūrio. Tarp skysčio ir dujų (arba garų) susidaro sąsaja, kuri yra specialios sąlygos palyginti su likusiu skysčiu. Apsvarstykite dvi molekules A ir B. Molekulė A yra skysčio viduje, molekulė B yra jo paviršiuje (1 pav.). Molekulę A supa kitos skystos molekulės tolygiai, todėl molekulę A veikiančios jėgos iš molekulių, patenkančių į tarpmolekulinės sąveikos sferą, yra kompensuojamos arba, kitaip tariant, jų rezultatas yra nulis. Molekulę B iš vienos pusės supa skysčių molekulės, o iš kitos – dujų molekulės, kurių koncentracija yra daug mažesnė už skysčio molekulių koncentraciją. Kadangi daug daugiau molekulių veikia molekulę B iš skysčio pusės nei iš dujų pusės, visų tarpmolekulinių jėgų rezultatas nebebus lygus nuliui ir bus nukreiptas į skysčio tūrį. Taigi, kad molekulė iš skysčio gelmės patektų į paviršinį sluoksnį, reikia atlikti darbą prieš nekompensuojamas tarpmolekulines jėgas. O tai reiškia, kad paviršinio sluoksnio molekulės, lyginant su skysčio viduje esančiomis molekulėmis, turi perteklinę potencinę energiją, kuri vadinama paviršiaus energija.

Akivaizdu, kad kuo didesnis skysčio paviršiaus plotas, tuo daugiau tokių molekulių, kurios turi perteklinę potencialią energiją, taigi ir didesnė paviršiaus energija. Šis faktas gali būti parašytas kaip toks ryšys:

kur yra skysčio paviršiaus energija, skysčio laisvojo paviršiaus plotas ir proporcingumo koeficientas, kuris vadinamas paviršiaus įtempimo koeficientas.

Paviršiaus įtempimo koeficientas

APIBRĖŽIMAS

Paviršiaus įtempimo koeficientas yra fizikinis dydis, apibūdinantis tam tikrą skystį ir skaitiniu būdu lygus paviršiaus energijos ir laisvo skysčio paviršiaus ploto santykiui:

Paviršiaus įtempimo koeficiento SI vienetas yra .

Skysčio paviršiaus įtempimo koeficientas priklauso: 1) nuo skysčio pobūdžio ("lakių skysčių, tokių kaip eteris, alkoholis, benzinas, paviršiaus įtempimo koeficientas yra mažesnis nei "nelakių skysčių - vandens, gyvsidabrio); 2) nuo skysčio temperatūros (kuo aukštesnė temperatūra, tuo mažesnis paviršiaus įtempis); 3) apie dujų, kurios ribojasi su konkrečiu skysčiu, savybes; 4) nuo paviršinio aktyvumo medžiagų, tokių kaip muilas ar skalbimo milteliai, kurie mažina paviršiaus įtempimą. Taip pat reikėtų pažymėti, kad paviršiaus įtempimo koeficientas nepriklauso nuo laisvo skysčio paviršiaus ploto.

Iš mechanikos žinoma, kad sistemos pusiausvyros būsenos atitinka mažiausią jos potencialios energijos vertę. Dėl paviršiaus įtempimo skystis visada įgauna formą, kurios paviršiaus plotas yra minimalus. Jei kitos jėgos neveikia skysčio arba jų poveikis yra mažas, skystis bus linkęs įgauti rutulio formą, pavyzdžiui, vandens lašą, muilo burbulą. Vanduo taip pat elgsis esant nulinei gravitacijai. Skystis elgiasi taip, tarsi jėgos veiktų liestine jo paviršių, sumažindamos (susitraukdamos) šį paviršių. Šios jėgos vadinamos paviršiaus įtempimo jėgos.

Štai kodėl paviršiaus įtempimo koeficientas taip pat gali būti apibrėžtas kaip paviršiaus įtempimo jėgos, veikiančios kontūro, ribojančio laisvąjį skysčio paviršių, ilgio vienetą, modulis:

Dėl paviršiaus įtempimo jėgų skysčio paviršius atrodo kaip elastinga ištempta plėvelė, vienintelis skirtumas, kad plėvelės elastingumo jėgos priklauso nuo jos paviršiaus ploto (t. y. nuo plėvelės deformacijos), o paviršiaus įtempimo jėgos priklauso nuo jos paviršiaus ploto. nepriklauso nuo skysčio paviršiaus ploto. Jei ant vandens paviršiaus uždėsite siuvimo adatą, paviršius sulinks ir neleis nuskęsti. Paviršiaus įtempimo jėgų veikimas gali paaiškinti lengvų vabzdžių, pavyzdžiui, vandens slenksčių, slydimą vandens telkinių paviršiumi (2 pav.). Vandens žygio pėda deformuoja vandens paviršių, taip padidindama jo plotą. Dėl to atsiranda paviršiaus įtempimo jėga, kuri linkusi sumažinti tokį ploto pokytį. Atsiradusi paviršiaus įtempimo jėga bus nukreipta į viršų, kompensuodama gravitacijos jėgą.

Pipetės veikimo principas pagrįstas paviršiaus įtempimo jėgų veikimu (3 pav.). Lašelis, kurį veikia gravitacijos jėga, traukiamas žemyn, taip padidinant jo paviršiaus plotą. Natūralu, kad atsiranda paviršiaus įtempimo jėgos, kurių rezultatas yra priešingas gravitacijos krypčiai ir neleidžia lašeliui išsitempti. Paspaudus guminį pipetės dangtelį, sukuriamas papildomas slėgis, kuris prisideda prie gravitacijos jėgos, todėl lašas nukrenta žemyn.

Problemų sprendimo pavyzdžiai

1 PAVYZDYS

2 PAVYZDYS

3 PAVYZDYS

Pasakyk man, prašau, kiek kartų per dieną įkvėpti mikrohidrino miltelių?

"Mes susidūrėme su tokiu reiškiniu kaip vandens lašas (straipsniuose" Vandens lašas - kaip yra"Ir" Kiek sveria vandens lašas "). Paviršiaus įtempimas yra atsakingas už vandens sferinę formą. Pabandykime šiandien pakalbėti apie vandens filtrus, paviršiaus įtempimas ir sveikata. Pažiūrėkime, ar čia yra kokių nors svarbių (ar naudingų) santykių. Ir tuo pat metu žiūrėsime vaizdo įrašą apie vandenį esant nulinei gravitacijai.

Vandens paviršiaus įtempis ir sveikata retai sutampa. Paprastai yra „mineralai ir sveikata“, „gyvas ir negyvas vanduo“, „ir“, „redoksas ir sveikata“ ir pan. Kas, mūsų nuomone, yra keista 🙂

Yra nuomonė: sumažėjęs vandens paviršiaus įtempimas blogiau (geriau) veikia žmogų. O priežastis – vandens filtrai. Nes jie tai keičia.

Įtampa yra jėgos taikymas kažkam skirtingomis kryptimis. Pavyzdžiui, dešimt žmonių traukia paklodę įvairiomis kryptimis. Padidėja lapo įtempimas. Galite net pabandyti šokti iš aukščio ant paklodės ir stipriai nesimušti 🙂

Vandens paviršiaus įtempis yra jėgos, traukiančios paviršių įvairiomis kryptimis.

Pasirodo, vandens paviršius ištemptas? Dėl ko jis tempiasi, kas, taip sakant, „traukia paklodę“? Dėl vandens molekulės struktūros. Kaip prisimenate, vandens molekulė turi teigiamus ir neigiamus polius. kurios sudaro vandenilinius ryšius tarpusavyje.

Skysčio tūryje molekulės pritraukiamos iš visur, traukos jėgos yra subalansuotos. O paviršutiniškai – įtampa eina tik „iš apačios“. Jėgos nesubalansuotos, paviršius traukiasi pats. Ir kai gravitacija jai netrukdo (pavyzdžiui, nesvarumo būsenoje), ši jėga pasiekia savo tikslą, vanduo nesvarumo būsenoje virsta kamuoliu.

Priešingu atveju: ribinio sluoksnio molekulės, priešingai nei jo gylyje esančios molekulės, yra tik pusiau apsuptos. Vandenilinės jungtys traukia juos į vidų ir ištempia paviršių. Maždaug tas pats būtų, jei mūsų 10 žmonių susivyniotų į paklodę ir iš visų jėgų trauktų į vidų. Jie sudarytų kažką panašaus į kamuolį. Tačiau tarp žmonių yra tuštumos, kur gali lipti lapas. Ir vanduo neturi tuštumų. Taigi mes gauname tobulą kamuolį 🙂

Jei kastimės labai giliai: jei molekulė judės nuo paviršiaus į skystį, tarpmolekulinės sąveikos jėgos atliks teigiamą darbą. Priešingai, norint iš skysčio gylio į paviršių ištraukti tam tikrą molekulių skaičių (ty padidinti skysčio paviršiaus plotą), reikia išnaudoti teigiamą išorinių jėgų darbą, proporcingą. į paviršiaus ploto pasikeitimą. Taigi paviršiaus įtempimo jėga yra lygi jėgai, kuri turi būti taikoma norint padidinti paviršiaus plotą ploto vienetui. Nuoroda: vandens paviršiaus įtempis yra 0,07286 N/m.

Paviršiaus įtempimo pavyzdžiai iš Vikipedijos:

1. Esant nesvarumui, lašas įgauna sferinę formą (sfera turi mažiausią paviršiaus plotą tarp visų tos pačios talpos figūrų).
2. Vandens srovė „sulimpa“ į cilindrą.
3. Maži objektai, kurių tankis didesnis nei skysčio tankis, gali „plūduriuoti“ skysčio paviršiuje, nes gravitacijos jėga yra mažesnė už jėgą, kuri neleidžia padidinti skysčio ploto. Taigi, adata, maža moneta gali plūduriuoti vandens paviršiuje.
4. Kai kurie vabzdžiai (pavyzdžiui, vandens strideriai) gali judėti vandeniu, laikydami jo paviršių dėl paviršiaus įtempimo jėgų.
5. Ant daugelio paviršių, vadinamų nešlapiančiais, vanduo (ar kitas skystis) kaupiasi lašeliais.

Dabar pereikime prie filtrų ir vandens paviršiaus įtempimo.

Ar jie gali turėti ką nors bendro su paviršiaus įtempimu?

Eikime iki galo per vandenį.

• Vanduo pirmiausia patenka į šiurkštų filtrą, iš kurio išeina smėlis ir kitos proporcingos dalelės.
• Be to, dažniausiai vanduo praeina per aktyvuotos anglies filtrą. Pašalintas chloras (jei yra) ir organinės medžiagos (jei galima anglis).
• Paprastai tolesnis atvirkštinis osmosas yra pusiau pralaidus barjeras; į stiklinę teka grynas vanduo, o kitos druskos ir kt. nuleisti į kanalizaciją.

Kokiais etapais vandeniui nutinka kažkas, kas pakeičia jo gebėjimą sulaikyti save? Taigi tai keičia paviršiaus įtempimą? Jei taip, tai yra atvirkštinio osmoso stadijoje, nes vanduo išspaudžiamas per labai mažus pluoštus ir kažkokiu būdu sukasi.

Maždaug tas pats nutinka ir verdant (taip pat ir vandens valymas) – vandens tūris susmulkinamas į smulkesnes santykinai nejudančias dalis. Beje, rezultatas yra temperatūros aktyvuotas vanduo. Kuriame, daugelio tyrinėtojų teigimu, paviršiaus įtempis yra mažesnis nei pradinio vandens.

Deja, tikslių duomenų, kiek sumažėja paviršiaus įtempimas verdant ar valant atvirkštiniu osmosu, neradome.

Kitas pavyzdys – elektromagnetinis vandens valymas. Čia paviršiaus įtempimo sumažėjimą patvirtina įdomus eksperimentas. Taigi sūroku vandeniu laistomi augalai blogai auga. Priežastis ta, kad jiems sunku įsiurbti vandenį su druskomis, druskos blogai išleidžia vandenį į augalą. Tačiau sūrus vanduo po elektromagnetinio apdorojimo lengviau patenka į augalus, ir jie nėra taip stipriai slopinami.

Tačiau ir čia nėra skaitinių duomenų ir eksperimentų.

Dabar grįžkime prie pagrindinio klausimo:

Ar paviršiaus įtempimas ir sveikata yra susiję?

Vėlgi, jokių eksperimentinių duomenų. Tačiau tai galima daryti teoriškai, remiantis mūsų žiniomis apie vandens paviršiaus įtempimą.

Taigi, kuo mažesnis vandens paviršiaus įtempimas, tuo jis geriau įsigeria į ląsteles (nes nesipriešina ir netrukdo paviršiaus įtempimui). Vadinasi, medžiagų apykaitos produktai ir kt kenksmingų medžiagų. Apskritai organizmas bus sveikesnis nei tas, kuriame medžiagų apykaitos produktai ir toksinės medžiagos išsiskiria lėčiau.

Taigi išvada paprasta:

Jei filtrai sumažina paviršiaus įtempimą, tai neturės įtakos sveikatai.

Pagal http://voda.blox.ua/

1 apibrėžimas

Paviršiaus įtempimas – tai skysčio skubėjimas sumažinti savo laisvąjį paviršių, tai yra sumažinti potencialios energijos perteklių ties atsiskyrimo nuo dujinės fazės riba.

Tamprumo savybėmis pasižymi ne tik kietieji fiziniai kūnai, bet ir pats skysčio paviršius. Kiekvienas savo gyvenime yra matęs, kaip muilo plėvelė išsitempia su mažais burbuliukais. Paviršiaus įtempimo jėgos, atsirandančios muilo plėvelėje, tam tikrą laiką sulaiko orą, panašiai kaip ištempta guminė pūslė sulaiko orą futbolo kamuolie.

Paviršiaus įtempimas atsiranda pagrindinių fazių, pavyzdžiui, dujinės ir skystos arba skystos ir kietos, sąsajoje. Taip yra tiesiogiai dėl to, kad elementarios skysčio paviršinio sluoksnio dalelės visada patiria skirtingą traukos jėgą iš vidaus ir išorės.

Šį fizinį procesą galima nagrinėti vandens lašo pavyzdžiu, kai skystis pats juda taip, tarsi būtų tampriame apvalkale. Čia skystos medžiagos paviršinio sluoksnio atomai labiau pritraukiami prie savo vidinių kaimynų nei išorinių oro dalelių.

Apskritai paviršiaus įtempimą galima paaiškinti kaip be galo mažą arba elementarų darbą $\sigma A$, kurį reikia atlikti norint padidinti bendrą skysčio paviršiaus plotą be galo mažu dydžiu $dS$ esant pastoviai temperatūrai $dt$.

Skysčių paviršiaus įtempimo mechanizmas

2 pav. Skaliarinė teigiama reikšmė. Autorius24 – internetinis keitimasis studentų darbais

Skystis, skirtingai nei kietosios medžiagos ir dujos, negali užpildyti viso indo, į kurį jis buvo įdėtas, tūrio. Tarp garų ir skystos medžiagos susidaro tam tikra sąsaja, kuri veikia ypatingomis sąlygomis, lyginant su kita skysčio mase. Norėdami gauti iliustratyvesnį pavyzdį, apsvarstykite dvi molekules $A$ ir $B$. Dalelė $A$ yra paties skysčio viduje, $B$ molekulė yra tiesiai ant jo paviršiaus. Pirmąjį elementą tolygiai supa kiti skysčio atomai, todėl molekulę veikiančios jėgos iš dalelių, patenkančių į tarpmolekulinės sąveikos sferą, visada yra kompensuojamos, arba, kitaip tariant, jų gaunamoji galia lygi nuliui.

$B$ molekulę iš vienos pusės įrėmina skysčio molekulės, o iš kitos pusės – dujų atomai, kurių galutinė koncentracija yra daug mažesnė nei elementariųjų skysčio dalelių derinio. Kadangi daug daugiau molekulių veikia $B$ molekulę iš skysčio pusės nei iš idealių dujų pusės, visų tarpmolekulinių jėgų rezultatas nebegali būti prilyginamas nuliui, nes šis parametras yra nukreiptas į skysčio tūrį. medžiaga. Taigi, kad molekulė iš skysčio gelmių atsidurtų paviršiniame sluoksnyje, turi būti atliktas darbas prieš nekompensuojamas jėgas. O tai reiškia, kad paviršinio lygio atomai, palyginti su skysčio viduje esančiomis dalelėmis, turi perteklinę potencinę energiją, kuri vadinama paviršiaus energija.

Paviršiaus įtempimo koeficientas

3 pav. Paviršiaus įtempimas. Autorius24 – internetinis keitimasis studentų darbais

2 apibrėžimas

Paviršiaus įtempimo koeficientas yra fizinis rodiklis, kuris apibūdina tam tikrą skystį ir yra skaitiniu būdu lygus paviršiaus energijos ir bendro skysčio laisvosios terpės ploto santykiui.

Fizikoje pagrindinis paviršiaus įtempimo koeficiento matavimo vienetas SI sąvokoje yra (N)/(m).

Ši vertė tiesiogiai priklauso nuo:

• skysčio pobūdis („lakiųjų elementų, tokių kaip alkoholis, eteris, benzinas, paviršiaus įtempimo koeficientas yra daug mažesnis nei „nelakių elementų - gyvsidabrio, vandens“);
• skystos medžiagos temperatūra (kuo aukštesnė temperatūra, tuo mažesnis galutinis paviršiaus įtempis);
• idealių dujų, besiribojančių su tam tikru skysčiu, savybės;
• stabilių paviršinio aktyvumo elementų, tokių kaip skalbimo milteliai ar muilas, kurie gali sumažinti paviršiaus įtempimą, buvimas.

1 pastaba

Taip pat reikia pažymėti, kad paviršiaus įtempimo parametras nepriklauso nuo pradinio laisvos skystos terpės ploto.

Iš mechanikos taip pat žinoma, kad minimali jos vidinės energijos vertė visada atitinka nepakitusias sistemos būsenas. Dėl šio fizinio proceso skystas kūnas dažnai įgauna formą su minimaliu paviršiaus plotu. Jeigu skysčio neveikia pašalinės jėgos arba jų poveikis itin mažas, jo elementai yra vandens lašo arba muilo burbulo pavidalo sferos pavidalo. Panašiai vanduo pradeda elgtis esant nulinei gravitacijai. Skystis juda taip, tarsi būtų faktoriai, liečiantys pagrindinį jo paviršių, mažinantys šią terpę. Šios jėgos vadinamos paviršiaus įtempimo jėgomis.

Todėl paviršiaus įtempimo koeficientas taip pat gali būti apibrėžtas kaip pagrindinis paviršiaus įtempimo jėgos modulis, kuris paprastai veikia pradinio kontūro ilgio vienetą, ribojantį laisvą skystą terpę. Dėl šių parametrų skystos medžiagos paviršius atrodo kaip ištempta elastinga plėvelė, vienintelis skirtumas, kad pastovios plėvelės jėgos tiesiogiai priklauso nuo jos sistemos ploto, o pačios paviršiaus įtempimo jėgos gali dirbti savarankiškai. Jei ant vandens paviršiaus uždėsite nedidelę siuvimo adatą, paviršius sulinks ir neleis nuskęsti.

veiksmas išorinis veiksnys galima apibūdinti lengvųjų vabzdžių, pavyzdžiui, vandens stribų, slydimą visu vandens telkinių paviršiumi. Šių nariuotakojų pėda deformuoja vandens paviršių ir taip padidina jo plotą. Dėl to atsiranda paviršiaus įtempimo jėga, kuri linkusi sumažinti tokį ploto pokytį. Gaunama jėga visada bus nukreipta tik į viršų, kompensuodama gravitacijos poveikį.

Paviršiaus įtempimo rezultatas

Paviršiaus įtempimo įtakoje nedideli skystos terpės kiekiai linkę įgauti sferinę formą, kuri idealiai tinka mažiausio dydžio aplinkai. Priartėjimas prie sferinės konfigūracijos pasiekiamas kuo daugiau, tuo silpnesnės pradinės gravitacijos jėgos, nes mažiems lašams paviršiaus įtempimo jėgos indeksas yra daug didesnis nei gravitacijos poveikis.

Paviršiaus įtempis laikomas viena iš svarbiausių sąsajų charakteristikų. Tai tiesiogiai veikia smulkių fizinių kūnų ir skysčių dalelių susidarymą jų atskyrimo metu, taip pat elementų ar burbuliukų susiliejimą miglose, emulsijose, putose, sukibimo procesus.

2 pastaba

Paviršiaus įtempimas nustato būsimų biologinių ląstelių ir pagrindinių jų dalių formą.

Šio fizinio proceso jėgų pasikeitimas veikia fagocitozę ir alveolinio kvėpavimo procesus. Dėl šio reiškinio poringos medžiagos gali išsilaikyti ilgą laiką puiki suma skysčių net iš oro garų.Labai dažni kapiliariniai reiškiniai, kurių metu keičiasi skysčio lygio kapiliaruose aukštis lyginant su skysčio lygiu platesniame inde. Per šiuos procesus nustatomas vandens pakilimas dirvožemyje, išilgai augalų šaknų sistemos, biologinių skysčių judėjimas per mažų kanalėlių ir indų sistemą.