Cтраница 3
В положении / / силы сцепления внутри сферы между линиями поверхности и 1 - 1 взаимно уравновешены. Силы сцепления в шаровом сегменте ниже линии 1 - 1 ( этот сегмент заштрихован) не уравновешены. Горизонтальные составляющие сил сцепления всегда взаимно уравновешиваются. Таким образом на каждую молекулу, лежащую от поверхности жидкости на расстоянии, меньшем радиуса молекулярного действия г, действует сила, направленная внутрь жидкости. На весь слой, ле - жащий у поверхности жидкости, действуют силы, направленные нормально к поверхности внутрь жидкости. [31]
В лишь молекул, лежащих в той части сферы действия, которая расположена внутри жидкости. При этом окажется, что на молекулу В действует с разных сторон неодинаковое число молекул. Силы, с которыми они действуют на, молекулу В, в среднем не будут компенсированы, возникнет результирующая сила /, направленная внутрь жидкости. Таким образом, на каждую молекулу, лежащую от поверхности жидкости на расстоянии, меньшем радиуса молекулярного действия г, со стороны других молекул действует сила, направленная внутрь жидкости. На весь слой, лежащий у поверхности жидкости, действуют силы, направленные нормально к поверхности внутрь жидкости. Поверхностный слой оказывает на всю жидкость давление, называемое молекулярным давлением. Под влиянием этого давления молекулы жидкости оказываются сближенными, что ведет к появлению между ними сил отталкивания, уравновешивающих силы сжатия, вызванные поверхностным слоем. [32]
Молекулы жидкости участвуют в колебательном движении около положений равновесия, которые время от времени перемещаются. Как и молекулы газа, не все молекулы жидкости имеют одинаковую кинетическую энергию: у одних она больше средней, у других-меньше. У некоторых молекул энергия может быть столь велика, что они смогут достигнуть поверхности, преодолев в поверхностном слое молекулярное давление, и даже выйти за пределы жидкости на расстояние, превышающее радиус молекулярного действия. [33]
Между молекулами жидкости существуют силы сцепления. Такие силы существуют и в газах, но в газах они малы. Силы сцепления регулируют величину среднего расстояния между молекулами жидкости. Эти силы ограничены небольшим расстоянием, в пределах которого молекулы взаимодействуют друг с другом. Расстояние, на котором ощутимо взаимодействие молекул, называется радиусом молекулярного действия. Вокруг каждой молекулы можно провести сферу молекулярного действия радиуса г. При рассмотрении сил сцепления достаточно учесть действие на данную молекулу только тех молекул, которые находятся внутри такой сферы. [34]
В жидкости в сферу молекулярного действия, проведенную вокруг данной молекулы А, попадает большое число других молекул. Силы, с которыми эти молекулы действуют на молекулу А, направлены в различные стороны и в среднем компенсируются. Таким образом, результирующая сила, действующая на молекулу внутри жидкости со стороны других молекул, в среднем равна нулю. Иначе обстоит дело с молекулами, находящимися у поверхности жидкости. Рассмотрим молекулу В, расположенную от поверхности жидкости на расстоянии, меньшем радиуса молекулярного действия г. Тогда сфера молекулярного действия, как видно из рис. 191, лишь частично окажется внутри жидкости, часть же ее будет лежать вне жидкости. Пусть лад поверхностью жидкости находится вещество в газообразном состоянии, например, пар данной жидкости. Концентрация молекул в паре мала, поэтому их действием можно вообще пренебречь. [35]
Рассмотрим процесс испарения с точки зрения молекулярно-ки-нетической теории. Как известно, потенциальная энергия молекул жидкости при увеличении расстояния между ними должна возрастать. Следовательно, чтобы покинуть жидкость, молекула должна выполнить работу за счет уменьшения своей кинетической энергии. Среди хаотически движущихся молекул жидкости в ее поверхностном слое всегда найдутся такие молекулы, которые стремятся вылететь из жидкости. Поэтому вылетают из жидкости только те молекулы, у которых кинетическая энергия больше работы, необходимой для преодоления противодействия молекулярных сил в слое толщиной гм, где лм - радиус молекулярного действия. [36]