3. Простые проявления поверхностного натяжения

Так как при фиксированном объёме наименьшей поверхностью обладает шар, то в условиях невесомости жидкость принимает форму шара. В условиях земного тяготения лишь сравнительно небольшие капли принимают форму шара. Небольшие ртутные шарики также служат хорошей иллюстрацией проявления поверхностного натяжения. Если взять две жидкости с почти одинаковыми плотностями, но такие, чтобы они не смешивались, то небольшое количество одной из них, введённое в другую жидкость, принимает форму шара. В этом случае архимедова сила уравновешивает силу тяжести, и поверхностное натяжение проявляется почти в чистом виде.

3. Условия равновесия на границе раздела двух жидкостей

Если на поверхность одной жидкости поместить каплю другой, более лёгкой, то возможны два результата в зависимости от соотношения поверхностных натяжений (рисунки 3а, 3б). Если обозначить dl элемент длины, направленный вдоль линии соприкосновения трёх сред 1,2,3, то силы поверхностного натяжения, действующие на этот элемент, равны , , . Заметим, что элемент dl направлен перпендикулярно плоскости чертежа. Если то равновесие реализуется в виде ситуации изображенной на рис.3а. Условием равновесия является обращение в нуль равнодействующих на элемент dl :

,

Система этих уравнений позволяет определить углы и , которые называются краевыми.

Рисунок 3а,б - Условия равновесия на поверхности двух жидкостей

Если же , то равновесная ситуация указанного вида невозможна и капля 2 растечется по всей поверхности жидкости 1 в виде тонкого молекулярного слоя (рисунок 3,б).

3. Условия равновесия на границе жидкость - твердое тело

В этом случае возможны равновесные ситуации, показанные на рисунке 4 а,б,в.

Рисунок 4 -Условия равновесия на границе жидкости с твердым телом

Условие равновесия при этом имеет соответственно вид

. Если , жидкость растекается по поверхности тела молекулярным слоем. Говорят, что она смачивает поверхность твёрдого тела. Это случай полного смачивания.

3. Поверхностно-активные вещества

Поверхностная энергия стремиться достигнуть минимального значения. Это возможно вследствие уменьшения, как площади поверхности, так и поверхностного натяжения σ. Поэтому при добавлении в жидкость другой жидкости с меньшим поверхностным натяжением последняя будет адсорбироваться в поверхностном слое, в результате чего поверхностное натяжение уменьшиться. Такое вещество называется поверхностно-активным (например, мыло). Другие вещества увеличивают поверхностное натяжение (например, раствор сахара, растворы различных солей и т.д.). Такое вещество, наоборот, концентрируется вне поверхностного слоя жидкости. При его добавлении в раствор, содержащий поверхностно - активные вещества, последние интенсивно выталкиваются на поверхность. Например, добавление соли в мыльный раствор вызывает вытеснение мыла на поверхность раствора.