ГДЗ по физике, 10 класс, Мякишев, номер 75.3: Свойства жидкости. Поверхностное натяжение

План решения:

Коэффициент поверхностного натяжения (σ) — это физическая величина, характеризующая энергию единицы поверхности жидкости. Она зависит от межмолекулярных сил притяжения внутри вещества и внешних условий. Чтобы ответить на вопрос задачи, необходимо вспомнить основные факторы, влияющие на эти силы: температуру, состав примесей и природу самой жидкости.

Вычисление и обоснование:

1. Изменение температуры. При нагревании кинетическая энергия молекул возрастает, что ослабляет их взаимное притяжение. Следовательно, коэффициент поверхностного натяжения уменьшается с ростом температуры. Формально зависимость часто описывается линейным приближением σ=σ₀(1-αt), где α — температурный коэффициент. Охлаждение, наоборот, увеличивает σ.

2. Введение примесей (поверхностно-активных веществ). Добавление в жидкость растворимых веществ может как увеличить, так и уменьшить σ. Вещества, которые концентрируются на поверхности и снижают натяжение (например, мыло, спирты), называются поверхностно-активными веществами (ПАВ). Вещества, повышающие натяжение (например, неорганические соли в воде), называются поверхностно-инактивными.

3. Смена рода жидкости. Различные жидкости имеют разную силу межмолекулярного взаимодействия. Например, у ртути σ очень велико из-за сильной металлической связи, а у эфирных масел или спиртов оно значительно меньше, чем у воды.

Проверка:

Рассмотрим бытовой пример: если добавить каплю мыла в воду, поплавок или игла, лежащая на поверхности, могут утонуть, так как сила поверхностного натяжения резко падает. Это подтверждает влияние примесей. Если нагреть воду, капли становятся более «текучими» и легче растекаются, что также свидетельствует об уменьшении σ при повышении температуры. Ответы согласуются с известными физическими законами.