ГДЗ по физике, 10 класс, Мякишев, номер 75.2: Свойства жидкости. Поверхностное натяжение

План решения.

Для определения работы силы поверхностного натяжения необходимо вспомнить физический смысл коэффициента поверхностного натяжения β. Этот коэффициент численно равен работе, которую нужно совершить против сил поверхностного натяжения для увеличения площади поверхности жидкости на единицу площади при постоянной температуре. Следовательно, искомая работа A прямо пропорциональна изменению площади ΔS.

Вычисление.

Запишем формулу связи работы с изменением площади поверхности:

Здесь:

• A — работа внешних сил (или модуль работы сил поверхностного натяжения, если рассматривается энергетический баланс),
• β — коэффициент поверхностного натяжения данной жидкости,
• ΔS — изменение площади свободной поверхности жидкости.

Так как в условии задачи не заданы конкретные числовые значения для β и ΔS, ответ выражается через эти величины. Если бы требовалось найти работу сил поверхностного натяжения при самопроизвольном сокращении поверхности, знак был бы отрицательным, но в контексте «увеличения площади» мы говорим о работе, затрачиваемой на преодоление этих сил, то есть о положительной величине энергии, запасенной в новой поверхности.

Проверка размерности.

Проверим правильность полученной формулы по единицам измерения. Коэффициент поверхностного натяжения β измеряется в Н/м (Ньютонах на метр). Площадь ΔS измеряется в м² (квадратных метрах).

Произведение единиц:

Джоуль является единицей измерения работы и энергии. Размерность совпадает, что подтверждает верность вывода.