Беттік керілу

Сұйықтардағы беттік керілуді қарастырайық. Егер сұйықтықтың молекуласы сол сұйықтықтың көлем ішінде болса, онда оған жан- жағындағы молекулалардың бірдей əрекеттесуінің əсерінен шешуші күш 0-ге тең болады.

Ал егер қарастырып отырған молекуламыз бөлу бетінен өзінің əсер ететін радиусының мөлшерінен қашықтықта болса, онда молекулаға жан-жақтан əсер ететін күш əртүрлі болғандықтан, олар толық (компенсацияланбайды) теңелмейді де, стрелкамен көрсеткендей шешуші күш пайда болады. Ол күш молекланы беттен сол көлем ішіне қарай тартуға тырысады. Бұл күштің ең жоғары мəні молекула бетте болғанда ғана болады. Қарастырылып отырған күшті ішкі, иə молекулалық күш деп атайды. Кейде, молекеулалық қысым деп те атайды. Молекулалық қысымның мəні заттың полярлығы өскен сайын жоғары болады. өйткені бұл қысымның негізгі себебі молекулалардың арасында болатын күштің əсерінен болады. Мысалы: судың ішкі қысымы – 14800 атм, ал бензолдікі – 3800 атм. Сонымен сұйықтардың ішкі қысымы бетте тұрған молекуланы көлем ішіне қарай тартып, қарастырылып отырған жаңағы сұйықтықтың беттік ауданын азайтуға тырысады. Бөлу бетінің 1 өлшем ұзындығына əсер етіп, сұйықтықтың беттік ауданын азайтатын күшті – беттік керілу күші, немесе жай беттік керілу деп атайды. Оның өлшем бірлігі дин/см. Бұл күш əрқашанда бетке перпендикуляр бағытталған.

Гер, молекуланы көлем ішінен бетке шығаратын болсақ, онда бетті көбейту үшін ішкі қысымды жеңетіндей жұмыс істеу керек. Ыдыс ішінде белгілі бір S беттік ауданы бар сұйықты қарастырайық.. ыдысты қисайту арқылы сол сұйықтықтың бетін арттыруға болады. əрине ол үшін көлемнен молекулалардың белгілі бір саны бетке шығады. Ендеше шыққан молекулалардың саны сол жаңадан пайда болған бетке пропорционал. Сонымен, біз ыдысты қисайта отырып, ыдыстың ауырлық орталығын өзгертетін механикалық жұмыстан басқа, бетті арттыратын жұмыс істедік. Қайтымды жəне изотермиялық процесс үшін, бірлік бетті құратын жұмыс сол беттің меншікті еркін энергиясына тең. Меншікті еркін энергияның өлшем бірлігі – эрг/см². Эрг/см²=дин/см тең екенін еске алсақ, меншікті

еркін энергия деп отырғанымыз беттік керілу екенін түсіну қиын емес. Беттік керілуді σ символмен белгілейді.

Ендеше: σ = ^A_S [ Эрг / см ² ]

Табиғатта барлық процесстердің, егер сыртқы күш əсер етпесе, өзбетінше жүйенің энергиясыныан білеміз. Мысалы: қисық жазықтықтағы шарды алып қарасақ, ол төмен құлайды. өйткені онда оның энергиясы өте аз. Бұл жоғарыда айтылаған мысалда беттің өсуі, яғни энергияның артуы өзбетінше болмайтындығын айтып кеткен жөн. өйткені сұйықтықтың беті, сол беттің өсуіне кедергі болатын пленка тəрізді болады. Сондықтан сұйықтық əрқашанда беті өте аз шама болатындай пішін алуға тырысады. Мысалы: су тамшысы шар тəрізді болады. өйкені шар-заттың ең кіші бет түзетін пішіні. Сонымен, термодинамиканың заңы бойынша кез келген жүйедегі өздігінен жүретін процесстер сол

Ендеше, жүйедегі процесстер, иə беттік керілуді иə беттік ауданды (екі жағынан қабат

болады. өйткені бұл температурада бөлу беті болмайды. Мысалы, сұйықтық- бу жүйесі үшін, сол сұйықтықтың қайнау температурасы, ал сұйықтық- сұйықтық жүйесі үшін, сол сұйықтықтардың өзара еритін қасиеті байқалатын температурасы. Д.И. Менделеев бұл температураны дағдарыстық (кризистік) температура деп атаған.

Жеке сұйықтықтар үшін бөлу беті түзілген кезде олардың беттік керілудің мəні өте жылдам, шамамен алғанда 0,001 секундта, қалыптасады. Сұйықтық пен газ (су-бу) аралығынды беттік керілуді анықтау үшін капиллярлық көтерілуі, тамшыларды санау, иə өлшеу, көбінесе ең үлкен қысымдық сақинаны үзу тəсілдері сияқты физика мен коллоидтық химияның практикумдарында жазылған көптеген əдістер қолданылады.