Беттік керілу

Уикипедия — ашық энциклопедиясынан алынған мәлімет
Jump to navigation Jump to search

Беттік керілу[1] — екі фазаның (дененің) бөліну бетінің термодинамикалық сипаттамасы. Өлшем бірліктері Дж/м2 немесе Н/м. Беттік керілуді бөліну беті сұйықтық болған жағдайда, бет контурының ұзындық бірлігіне әсер ететін және фазалардың берілген көлемдерінде бетті ең кіші шамаға (минимумға) дейін жиыруға ұмтылатын күш ретінде де қарастыруға болады. Екі қоюланған (конденсацияланған) фазаның шекарасындағы беттік керілу, әдетте, фазааралық керілу деп аталады. Жаңа бетті түзетін жұмыс, зат молекулаларын дене көлемінен беттік қабатқа ауыстыру кезіндегі молекулааралық ілініс күшін жеңуге жұмсалады. Беттік қабаттағы молекулааралық күштердің тең әсерлі күшінің шамасы дене көлеміндегідей нөлге тең болмайды әрі ол ілініс күштері көбірек болатын фаза ішіне қарай бағытталады. Сонымен беттік керілу беттік (фазааралық) қабаттағы молекулааралық күштердің теңгерілмеуінің өлшемі болады.

  • Жылжымалы сұйықтық үшін беттік керілу — еркін беттік энергияға тепе-тең шама. Сыртқы әсер болмаған жағдайда сұйықтық беттік керілудің салдарынан шар (бет мейлінше кіші және еркін беттік энергияның мәні барынша аз болатын жағдай) пішіндес болады. Егер фазалардың көлемдері молекулалардың өлшемдерімен салыстырғанда жеткілікті үлкен болса, онда беттік керілу беттің шамасы мен пішініне тәуелді болмайды. Беттік керілу температураның жоғарылауынан, сондай-ақ, беттік белсенді заттардың әсерінен азаяды. Сұйықтық пен газдың (будың) немесе сұйықтық пен сұйықтықтың оңай жылжымалы шекарасындағы беттік керілуді әр түрлі жолмен өлшеуге болады. Молекулалары (атомдары) еркін орын ауыстыра алмайтындықтан қатты дененің беттік керілуін тәжірибе арқылы анықтау қиын. Анизотропия салдарынан кристалдың әр қырындағы беттік керілу әр түрлі болып келеді. Қатты дене үшін беттік керілу және беттік энергия ұғымдарының мәні бірдей емес. Өйткені кристалдық тор ақаулары (дислокация, т.б.) еркін беттік энергияға әсерін тигізеді. Қатты дененің беттік керілуін, әдетте, молекулааралық және атомаралық өзара әсерлерді негізге ала отырып, жанама жолмен есептейді. Беттік керілудің шамасы мен өзгерісіне көптеген беттік құбылыстар байланысты болып келеді.
  1. Сабын көпіршіктерін үрлеуді балалар әуес көреді. Ал ойынның осы түрінен де құнды мәлімет алуға болады екен. Сабын көпіршігі үрленіп созылған балалар шарына ұқсайды (1-сурет).
  2. Сондай-ақ әрқайсың жапырақ бетіндегі таңғы шыққа құмарта қараған боларсыңдар. Балауыз бетіндегі су тамшыларының да осындай пішіні болады. Неліктен олар жайылып кетпейді? Күнделікті өмірден сұйық өзі құйылған ыдыстың пішінін алатынын және оның меншікті пішіні болмайтынын білеміз. Ал бірақ бұл әр уақытта орындала бермейді екен. Сұйықтың бетінде орналасқан М1 молекуланы және оның ішіндегі М2 молекуланы қарастырайық (2-сурет). Сұйық ішіндегі М2 молекула барлық жағынан басқа молекулалармен қоршалған және олар оны барлық жағынан бірдей «тартады». Сұйық бетіндегі М, молекуланың жоғарғы жағында ондай көршілері жоқ (Газ (атмосфера) тығыздығының сұйық тығыздығынан едәуір аз екенін есімізге түсірейік). Оны, негізінен, сұйық ішіндегі молекулалар тартады. Сондықтан сұйық бетіндегі әрбір молекула оның ішіне енуге бейім болады. Алайда барлық молекулалар сұйық ішіне ене алмайды. Сұйық бетіндегі молекулаларды одан төмен орналасқан молекулалар ғана емес, оның бетіндегі көршілес молекулалар да тартады. Бұл күштердің қорытқы күші сұйықтың беттік керілуін береді. Ол сұйықтың беттік қабатында әрекет ететін күшпен сипатталады және Fбет беттік керілу күші деп аталады.Бұл күш сұйық бетін ықшамдауға әрекет етеді. Көлемдері бірдей денелердің ішінде шардың беттік ауданы ең кіші болады. Таңғы шықтың, сабын көпіршіктерінің және т. б. шар пішінді болуы осымен түсіндіріледі.
  3. Сырты сәл ғана майланған ұстара жүзін немесе инені абайлап, су бетіне салайық (3-сурет). Ұстара жүзі суға батпайды, су беті сәл ғана иілгендей болады. Ал егер оны тереңірек батырсақ, онда батып кетеді. Демек, мұнда да беттік қабаттағы молекулааралық күштер ұстара жүзінің төменгі су қабатына өтуіне мүмкіндік бермейді.
  4. Енді сұйық қабыршақпен жасалған тағы да бірнеше тәжірибені қарастырайық. Сымнан жасалған сақина алып, оның екі жерін жіппен қосайық. Сақинаны сабын ерітіндісіне салып, сабын қабыршағын алайық (4, а-сурет). Егер жіптің бір жағындағы қабыршақты инемен тесіп жіберсек, онда қабыршақтың екінші жағы жиырылып, жіпті өзіне қарай тартатынын байқаймыз (4, ә-сурет). Әр түрлі пішінде иіліп жасалған сымдармен осындай тәжірибе жасау, оларда пайда болатын қабыршақтардың да пішіндері әр түрлі болатынын көрсетеді. Бірақ бұлардың бәрінде де сабын қабыршақтары берілген бет аумағында мүмкін болатын ең аз ауданды алуға тырысады.
  • Бұл тәжірибелер сұйықтың беттік қабаты әрқашан керілу күйінде болатынын көрсетеді. Беттік керілу табиғатта да, біздің күнделікті өмірімізде де үлкен рөл атқарады. Беттік керілу болмаса, қолымызды сабындап жуа алмаған болар едік. Сәл ғана жауған жаңбыр кез келген киімнен өтіп кетіп, денеміздің малмаңдай су болғанына куә болар едік. Егер Жердің тартылыс күші болмаса, онда беттік керілу сұйыққа сфералық пішін берген болар еді. Тамшы неғұрлым кіші болған сайын соғұрлым, ауырлық күшіне қарағанда, беттік күштер үлкен рөл атқара бастайды. Сұйықтың беттік қабатында әрекет ететін күштер көптеген сұйықтарға тән табиғат құбылыстарын (тамшының, көпіршіктің және т.б. пайда болуы) түсіндіреді.

[2]

Дереккөздер[өңдеу]

  1. “Қазақстан”: Ұлттық энцклопедия/Бас редактор Ә. Нысанбаев – Алматы “Қазақ энциклопедиясы” Бас редакциясы, 1998 ISBN 5-89800-123-9
  2. Физика және астрономия. - Алматы: Атамұра,2007.ISBN 9965-34-634-8