1.Механизм возникновения поверхностного натяжения.

Поверхностное натяжение – это характеристика поверхности раздела двух фаз, находящихся в равновесии. Поверхностное натяжение имеет место на границах твердое тело-жидкость, жидкость-газ, жидкость-жидкость, твердое тело-газ. Поверхностное натяжение имеет двойной физический смысл — энергетический (термодинамический) и силовой (механический). Энергетическое (термодинамическое) определение: поверхностное натяжение — это удельная работа увеличения поверхности при её растяжении при условии постоянства температуры. Силовое (механическое) определение: поверхностное натяжение — это сила, действующая на единицу длины линии, которая ограничивает поверхность жидкости. Сила поверхностного натяжения направлена по касательной к поверхности жидкости, перпендикулярно к участку контура, на который она действует и пропорциональна длине этого участка. Коэффициент пропорциональности   — 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 ясный физический смысл понятия поверхностного натяжения. Объяснить явления, происходящие на поверхности жидкости можно основываясь на представлениях о ее молекулярном строении. Вероятно, молекулы, образующие поверхностный слой жидкости, чем-то отличаются от молекул, расположенных в ее глубинных слоях. Действительно, они находятся в различных условиях. Если рассматривать границу раздела жидкости и воздуха, ситуация может выглядеть следующим образом. Молекулы внутри жидкости притягиваются соседними молекулами со всех сторон, поэтому молекулярные силы здесь скомпенсированы. Молекулы, расположенные на поверхности жидкости, притягиваются соседними молекулами в основном внутрь жидкости, так как плотность водяных паров, находящихся над жидкостью, несравнимо меньше плотности самой жидкости. Сумма сил, действующих на молекулы поверхностного слоя, направлена внутрь жидкости. Если сам предложенный механизм появления сил поверхностного натяжения верен, то становится понятным, что такие силы могут возникать не обязательно на границе жидкость–воздух, но и вообще на границе раздела жидкости с другой средой – газом, инородной жидкостью, твердым телом.

2.Условия равновесия на границе двух и на границе жидкость – твёрдое тело.

При рассмотрении явлений на границе раздела двух различных сред следует иметь в виду, что поверхностная энергия жидкости или твёрдого тела зависит не только от свойств данной жидкости или твёрдого тела, но и от свойств того вещества, с которым они граничат. Строго говоря, нужно рассматривать суммарную поверхностную энергию α12 двух граничащих друг с другом веществ. Только если одно вещество газообразно, химически не реагирует с другим веществом и мало в нём растворяется, можно говорить просто о поверхностной энергии (или коэффициенте поверхностного натяжения) второго жидкого или твёрдого тела. Если граничат друг с другом сразу три вещества: твёрдое, жидкое и газообразное, то вся система принимает конфигурацию, соответствующую минимуму суммарной энергии (поверхностной, в поле сил тяжести и т.п.). В частности, контур, по которому граничат в се три вещества, располагается на поверхности твёрдого тела таким образом, чтобы сумма проекций всех приложенных к каждому элементу контура сил поверхностного натяжения на направление, в котором элемент контура может перемещаться (т.е. на направление касательной к поверхности твёрдого тела), была равна нулю.