Некоторые физические свойства жидкостей

29

ковое воздействие соседних молекул, в то время как молекулы, находя­щиеся непосредственно у поверхности раздела фаз, притягиваются моле­кулами внутренних слоев жидкости сильнее, чем молекулами окружаю­щей среды. В результате на поверхности жидкости возникает давление, направленное внутрь жидкости по нормали к ее поверхности, которое и стремится уменьшить эту поверхность до минимума.

Следовательно, для увеличения поверхности, т. е. для создания новой поверхности, необходима некоторая .затрата энергии. Работу, требуемую для образования единицы ново й поверхности, называют м е ж ф а з н ы м, или поверхностным, натяжением и обозначают через а.

Поверхностное натяжение выр ажается в следующих единицах:

в системе СИ

[а] = [дж/м*] = [н-м/м²] — [н/м ]

в системе СГС

[а] = [эрг/сл«³) = [дин-см/сл1²\ = [дин/см]

в системе МКГСС

[а] = [кгс-м/м²] = [кгс/м]

Из приведенных выражений а следует, что поверхностное натяжение можно рассматривать также как силу, действующую на единицу длины поверхности раздела жидкости и соприкасающейся с ней Среды.

Поверхностное натяжение уменьшается с увеличением температуры. С величиной а связаны характеристики смачивания капельными жидко­стями твердых материалов; смачивание оказывает существенное влияние на гидродинамические условия протекания процессов в. абсорбционных и ректификационных аппаратах, конденсаторах паров и др.

В справочной литературе обычно приводятся значения поверхностного натяжения на границе жидкость — воздух. Натяжение же, возникающее при соприкосновении несмешивающихся (или частично смешивающихся) капельных жидкостей, называют также граничным натяже­нием. Последнее, как правило, значительно меньше натяжения на гра­нице жидкость—газ. Так, на границе вода—воздух о» 73 дин/см (при 20° С), а на границе вода—бензол а 35 дин/см.

Граничное натяжение значительно влияет на диспергирование одной жидкости в другой, с ней не смешивающейся, и поэтому существенно ска­зывается на гидродинамических условиях проведения процессов жидкост­ной экстракции.

А. ГИДРОСТАТИКА

В гидростатике изучается равновесие жидкостей, находящихся, в об­щем случае, в состоянии относительного покоя, при котором в движущейся жидкости ее частицы не перемещаются друг относительно друга. При этом силы внутреннего трения отсутствуют, что позволяет счи­тать жидкость идеальной.

В состоянии относительного покоя форма объема жидкости не изме­няется, и она, подобно твердому телу, перемещается как единое целое. Так, жидкость находится в относительном покое в перемещающемся сосуде (например, в цистерне), внутри вращающегося с постоянной угло­вой скоростью барабана центрифуги и т. д. В подобных случаях покой рассматривают относительно стенок движущегося сосуда.

Жидкость в неподвижном сосуде находится вабсолютном покое (относительно поверхности земли), который в таком понимании является частным случаем относительного покоя.

Независимо от вида покоя на жидкость действуют силы тяжести и дав­ления. В случае относительного покоя следует учитывать также силу инерции переносного (вместе с сосудом) движения жидкости.