Поверхневий натяг: загальні відомості і біологічне значення

Між молекулами рідини існують сили зчеплення, різні для поверхневих та глибинних (внутрішніх) шарів. Молекули, що знаходяться на поверхневому шарі, отримують одностороннє тяжіння з боку глибинних шарів, а в глибинних шарах сили тяжіння між молекулами взаємно врівноважуються. Молекули поверхневого шару притягуються молекулами повітря і пари менше, їх рівнодіюча сила спрямована вниз, і поверхневий шар молекул як би втягується глибинними шарами. Поверхневий натяг у свою чергу залежить від природи рідини і граничних середовищ, температури, наявності домішок у рідинах і т. д.

Щоб збільшити поверхню рідини, слід виконати певну роботу, спрямовану проти сил поверхневого натягу. Від значення коефіцієнта поверхневого натягу залежить розмір крапель, меніск, величина бульбашок газу, що проходить через рідину, змочуваність і незмочування рідиною поверхні твердого тіла та ін

Сила поверхневого натягу також залежить від тиску пари над рідиною: чим більше пари, тим менша величина внутрішнього тиску рідини. Якщо рідина межує з повітрям, то її молекули поверхневого шару майже не піддаються силам тяжіння з боку газоподібної фази. У тих випадках, коли тиск пари над рідиною зростає, її поверхневий натяг буде меншим. Таким чином, молекули поверхневого шару не врівноважені, а тому система на поверхні розділу фаз завжди має певний надлишок вільної енергії. При всіх інших однакових умовах цей надлишок тим більше, чим більша поверхня. Згідно з другим законом термодинаміки, система прагне зменшити внутрішню енергію. Тому процес зменшення поверхні розділу є самостійним процесом. Саме тому рідина, на яку не діють ніякі сили, утворює форму кулі, оскільки така форма, при певному обсязі має найменшу поверхню.

Більше:

Перший штучний супутник Землі

Перший штучний супутник Землі є одним з найбільших досягнень науки ХХ століття. Тим не менш, як це ні парадоксально, цьому великому науковому і технічному досягненню значною мірою сприяла холодна війна між двома наддержавами: США і Радянським Союзом....

Що таке соціалізація, і як вона змінює людину

Спробуємо розібратися, що таке соціалізація, в чому її сутність і особливість. Адже для кожної особистості входження у суспільство і засвоєння його основних норм є фундаментом до подальшої безпроблемною і успішного життя і діяльності. Отже, що таке с...

Принц Чарльз – головний спадкоємець британського престолу

Згідно із законом королівства Великобританія, спадкоємець британського престолу - це старший закононароджена син чинного монарха або ж попереднього претендента на престол. Однак якщо у царюючого особи немає дитини чоловічої статі, то право спадкуванн...

На величину поверхневого натягу впливає й величина вуглеводневого радикалу речовини. Так, якщо взяти кілька карбонових кислот одного і того самого гомологічного ряду (НСООН,СН3СООН, С2Н5СООН, С3Н7СООН), то поверхневе натягнення їх зменшується по мірі подовження карбонової ланцюга – в 3,2 рази на кожну групу СН2.

Наявність домішок різних речовин у рідинах впливає на величину поверхневого натягу. Багато речовини, головним чином органічні, знижують поверхневий натяг. Такі з'єднання називаються поверхнево-активними (білки, жовчні кислоти, мила, спирти, альдегіди, складні ефіри, кетони, танниды та ін). Речовини, наявність яких істотно не впливає на поверхневий натяг, називаються поверхнево-инактивными (фруктоза, глюкоза, крохмаль та інші). Зменшення поверхневого натягу має велике значення у процесах всмоктування рідких поживних речовин епітелієм слизової оболонки кишок. Так, жири та інші ліпіди в харчовий канал надходять у вигляді крапель. Ці краплі эмульгируются жовчю в тонкій кишці і після цього стають доступними для гідролітичного розщеплення ліпазою та іншими ліполітичних ферментів. Додавання до рідин поверхнево-активних речовин збільшує їх здатність змочувати оброблювану поверхню. При використанні інсектицидів часто додаються мила, що дозволяє їм добре контактувати з поверхнею тіла комах і надавати інсектицидну дію.

Поверхневий натяг рідини: методи його визначення

Існує ряд методів визначення поверхневого натягу: сталагмометрический, по висоті підняття рідини в капілярі, найбільшого тиску в бульбашках, з відриву кільця.

Найчастіше використовується сталагмометрический метод, заснований на використанні особливого приладу — сталагмометра. Він являє собою капілярну трубку з верхньої і нижньої мітками і розширенням. У сталагмометр набирається вода до мітки, після чого вона випускається і підраховується число крапель. Після чого теж саме відбувається і з досліджуваною рідиною. При дії сил поверхневого натягу витікає рідина і вода приймають вигляд кулястих крапель.

Поверхневий натяг у житті організмів

Поверхневий натяг є одним з факторів, що визначають форму клітини та її частин. Клітина - елементарна частинка живої матерії, з якої складається організм людини, тварин і рослин. Для клітин, у яких міцна і жорстка поверхня (рослини, мікроорганізми), значення поверхневого натягу невелика. Більшість клітин організму тварини має форму, близьку до сферичної. Мале поверхневий натяг дозволяє клітинам легко ізолюватися одна від іншої. Форма клітин, прикріплених до інших клітин або до субстрату, залежить від інших факторів — їх цитоскелету, утвореного комплексом мембран, контактних структур та ін. Окремі види клітин (наприклад, лейкоцити і яйцеклітини) при звільненні від дії поверхневого натягу набувають форму кулі і втрачають активність. Локальним змін поверхневого натягу належить важлива роль у процесах сприйняття і передачі нервових імпульсів, у фагоцитозі, пиноцитозе, гаструляції, амебоидном русі і, особливо, у проникності клітинних мембран.