СҰЙЫҚТЫҢ БЕТТІК КЕРІЛУ КОЭФФИЦИЕНТІН

Сұйық бөлшектерінің жалпы энергиясы олардың жылулық қозғалысының кинетикалық энергиясы мен молекула аралық өзара әсердің нәтижесінде пайда болған потенциалдық энергиядан құралады. Молекулаларды сұйықтық ішінен беттік қабатқа жеткізу үшін оған әсер ететін күшке қарсы жұмыс жасау керек. Сондықтан, сұйықтықтың ішіндегі бөлшектерге қарағанда, беттік қабаттағы молекулалардың потенциалдық энергиясы артық болады.

Беттік қабаттағы молкулалардың беттік энергия деп аталатын бұл қосымша энергиясы қабаттың ∆S ауданына прапорционал, яғни

, (1)
мұндағы, – сұйық қабатының аудан бірлігіндегі қосымша энергиямен анықталатын беттік керілу коэффициенті.

Беттік энергияның әсерінен сұйық бетінің ауданы азаюға тырысады. Сондықтан, сұйық ішінен беттік қабатқа өткен біршама молекулалар есебінен сұйық беттің ауданын ұлғайту үшін беттік керілу күштеріне қарсы жұмыс жасау керек. Сұйықтың бет ауданының ұлғаюы теріс жұмысқа, ал кішіреюі оң жұмысқа сәйкес келеді. Сондықтан,

∆А=- F_l ^. ∆S (2)
мұндағы, F_l – сұйықтың беті контурының бірлік ұзындығындағы беттік керілу күші.

Бұл жұмыс беттік энергия өсуімен бір мезгілде орындалады, яғни

∆А=∆Е - F_l ^. ∆S (3)
(1) және (3) теңдеулерді салыстырсақ, онда

= F_l (4)
яғни, беттік керілу коэффициенті бетті шектеген контур ұзындығының бірлігіндегі беттік керілу күшіне тең. Беттік керілу күштері өздері әсер етіп отырған контурдың бөлігіне перпендикуляр және бетке жанама бойымен бағытталған. Беттік коэффициент бірлігі ХБЖ-де (СИ) – ньютон бөлінген метр (Н/м) немесе Джоуль бөлінген шаршы метр (Дж/м²).

Көптеген сұйықтардың 300К температурада беттік керілу коэффициенті шамамен 10^-2 – 10^-1 Н/м ге тең. Температураның өсуіне байланысты беттік керілу коэффициенті азаяды, оның себебі сұйықтың молекулаларының өзара орта арақашықтығы артады. Беттік керілу сұйықтықтағы қоспаларға біршама байланысты. Бұл былайша түсіндіріледі. Беттік керілу коэффициенті минимальды болу үшін, сұйықтың беттік энергиясы минимумге беттік қабаты сәйкес молекулалармен толықтыру жолымен де жетеді. Беттік энергияны азаюға алып келетін шекара бетке адсотбцияланған заттарды беттік-активті деп атайды. Олардың шағын ғана қоспасы беттік керілуді анағұрлым азайтып жібереді. Мұндай заттардың молекулалары ең алдымен беттік қабаттан орын алып, оны молекулалармен жеткілікті толықтырылған соң барып ғана сұйықтың негізгі көлеміне енеді.

Беттік-активті заттарға жалпы созылмалы формасы бар органикалық заттардың молекулалары жатады (мысалы –ОН, -СООН, - NH₂ ). Беттік-активті заттың ең белгілі мысалы ретінде сабынды қарастыруға болады.

Суға қосқан кезде оның беттік керілуін ұлғайтатын және тағы да кейбір заттар бар олар (тұз, қант т.б.).

Егер сұйық бетін шектейтін контурдың ұзындығы L белгілі болса, онда беттік керілу күштері мына қатынастан анықталады:
(5)