Всі ви, напевне, милувалися маленькими краплями роси, які на листках рослин набувають форми майже правильних кульок. Це явище спостерігав ще Г. Галілей, якого дуже дивувало, чому великі краплі води не розпливаються по всьому листку капусти, а набувають форми маленьких кульок. Якщо ці краплі стикаються, вони зливаються в одну краплю, форма якої також наближається до кулястої.

Галілей спостерігав, як змащена жиром голка може плавати на воді і як легкі комахи- водомірки швидко ковзають по поверхні води, як ковзанярі по льоду. Ці спостереження начебто суперечать існуванню архімедової сили. Але якщо голка прорве поверхню рідини, вона тоне, як і має бути під час дії архімедової сили.

Як ви гадаєте, які властивості має поверхневий шар рідини?

Поверхневий натяг. Кожна молекула, розміщена всередині об’єму рідини, рівномірно оточена сусідніми молекулами і взаємодіє з ними, а рівнодійна цих сил дорівнює нулю. В поверхневому шарі в наслідок неоднорідності оточення на молекулу діє сила R, не скомпенсована силами з боку інших молекул рідини. Внаслідок цього рідина в поверхневому шарі перебуває в розтягнутому напруженому стані. Густина рідини в цьому шарі менша, ніж усередині. Молекули поверхневого шару перебувають на більших відстанях одна від одної, ніж молекули всередині рідини, тому їх потенціальна енергія більша, ніж в інших молекул.

Різницю між потенціальними енергіями молекул усередині рідини та молекул у її поверхневому шарі називають поверхневою енергією.

Поверхневий натяг — фізичне явище, суть якого в прагненні рідини скоротити площу своєї поверхні при незмінному об'ємі. Характеризується коефіцієнтом поверхневого натягу – σ (сігма):

𝜎 =𝑊𝑝 / 𝑆

У СІ коефіцієнт поверхневого натягу вимірюється в [σ] = 1 Дж/м²

У стані рівноваги, коли на тіло не діють інші сили, молекулярні сили намагаються скоротити вільну поверхню рідин. Тому у невагомості рідини приймають форму кулі, оскільки з математики відомо, що сфера має найменшу площу поверхні з-поміж інших фігур однакового об’єму.

Сили, які діють уздовж поверхні рідини і викликають зменшення її площі, називають силами поверхневого натягу Fн :

Fн = 𝜎 / l

  Для плівки: Fн = 𝜎 / 2l , так як плівка має дві поверхні.

Поверхневий натяг залежить від наявності в рідині домішок, які впливають на її поверхневі властивості. Існують речовини, наприклад, мило і пральні порошки, які можуть у кілька разів зменшувати поверхневий натяг води. Цю властивість використовують для прання білизни. Такі речовини, як бензин, спирт, за природою мають малий поверхневий натяг, і тому їх застосовують під час хімічного очищення одягу. А от цукор , сіль, навпаки збільшують коефіцієнт поверхневого натягу. Це пояснюється тим, що їх молекули взаємодіють з молекулами рідини сильніше, ніж молекули рідини між собою. Зі зростанням температури поверхневий натяг зменшується.

Взаємодію молекул рідин на межі з твердими тілами також не можна нехтувати.

Якщо сили притягання між молекулами рідини й твердого тіла переважають сили взаємодії між самими молекулами рідини, кажуть, що рідина змочує тверде тіло.

Якщо сили притягання між молекулами рідини переважають сили взаємодії між молекулами рідини й молекулами твердого тіла, кажуть, що рідина не змочує тверде тіло.