Štruktúra a vlastnosti kvapalín

Štruktúra a vlastnosti kvapalín
Štruktúra kvapalín je podobná štruktúre amorfných látok. Každá molekula kmitá okolo
svojej rovnovážnej polohy za cas asi 1 ns a potom zaujíma novú rovnovážnu polohu. V
pevných látkach kmitajú molekuly iba okolo jednej rovnovážnej polohy. Zmena
rovnovážnych polôh molekúl kvapaliny nastáva v dôsledku náhodných zmien kinetickej
energie molekúl. Kvapaliny sa na rozdiel od plynov vyznacujú malou vzdialenostou
medzi molekulami; tieto vzdialenosti sú približne rovnaké ako v pevných látkach. Preto
molekuly kvapaliny pôsobia na seba navzájom velkými prítažlivými silami.
Volný povrch kvapaliny sa správa podobne ako tenká pružná blana. Okolo každej
molekuly môžeme myšlienkovo opísat gulu s polomerom rm, že sily, ktoré pôsobia
mimo tejto gule sú zanedbatelné. Túto myslenú gulu nazývame sféra molekulového
pôsobenia (polomer asi 1 nm). Ked je molekula vnútri kvapaliny, výslednica
prítažlivých síl v tejto sfére je na molekulu nulová. Ak sa molekula nachádza v
povrchovej vrstve, výsledná prítažlivá sila smeruje do vnútra kvapaliny. Vrstva,
molekúl, ktorých vzdialenost od volného povrchu kvapaliny je menšia ako rm (polomer
sféry molekulového pôsobenia) sa nazýva povrchová vrstva kvapaliny. Jednou zo
zložiek vnútornej energie kvapaliny je povrchová energia E. Pre jej zmenu platí:
E= .S
 je povrchové napätie (N.m-1). Závisí od druhu kvapaliny a prostredia nad
povrchom kvapaliny. Jej hodnoty pre niektoré kvapaliny nájdeme v MFChT. Kvapalina
daného objemu má snahu nadobúdat taký tvar, aby jej povrch bol co najmenší a tým
bola minimálna povrchová energia. Pri danom objeme má najmenší obsah povrch gule.
Preto volné kvapky majú približne gulový tvar. (pri väcších kvapkách je tvar
deformovaný tiažovou silou a tlakovou silou podložky).
Na okraj povrchovej blany pôsobia molekuly kvapaliny povrchovou silou, ktorej velkost
je F = .l, kde l je dlžka okraja blany. Povrchové napätie sa rovná podielu
velkosti povrchovej sily a dlžky okraja povrchovej blany, na ktorej sila pôsobí kolmo v
povrchu kvapaliny.  = F / l Ked je povrch kvapaliny zakrivený, povrchová sila
má smer dotycnice k povrchu kvapaliny v danom bode.
Javy na rozhraní pevného telesa a kvapaliny:
Kvapalina zmáca steny nádoby
(napr. voda alebo lieh v sklenej nádobe alebo ortut v medenej): - tvorí dutý povrch
Kvapalina nezmáca steny nádoby
(napr.
ortut v sklenej nádobe)"
- tvorí vypuklý povrch
Zakrivenie volného povrchu kvapaliny spôsobuje skutocnost, že molekuly kvapaliny,
ktoré sú na jej volnom povrchu a súcasne v blízkosti steny nádoby alebo iného pevného
telesa, vzájomne pôsobia nielen medzi sebou, ale aj s casticami pevného telesa a plynu
nad volným povrchom kvapaliny.
Uhol , ktorý zviera povrch kvapaliny s povrchom steny, nazýva sa stykový
uhol. Ak sa rovná nule, kvapalina dokonale zmáca steny nádoby. Ak
= , kvapalina dokonale nezmáca steny nádoby. Pre
skutocné kvapaliny platí 1)