Вопрос школьника
Сферическую каплю ртути радиусом r0= 2 мм необходимо разбить на две одинаковые капли. Какую работу при этом придётся совершить?
Ответ от учителя
Для того чтобы разбить сферическую каплю ртути на две одинаковые капли, необходимо преодолеть силу поверхностного натяжения, которая действует на границе раздела двух фаз — ртути и воздуха. Эта сила стремится уменьшить поверхность капли и сохранить ее форму.
Сила поверхностного натяжения выражается формулой:
F = 2πrσ,
где r — радиус капли, σ — коэффициент поверхностного натяжения.
Для ртути коэффициент поверхностного натяжения составляет примерно 0,48 Н/м.
Таким образом, для разбивки капли на две одинаковые необходимо преодолеть силу поверхностного натяжения на границе раздела двух капель. Общая работа, которую придется совершить, будет равна:
W = 2F × r0,
где F — сила поверхностного натяжения, r0 — радиус исходной капли.
Подставляя значения, получим:
W = 2 × 2π × 0,48 Н/м × 0,002 м = 0,0036 Дж.
Таким образом, для разбивки сферической капли ртути радиусом 2 мм на две одинаковые капли необходимо совершить работу примерно 0,0036 Дж.
