ходящейся вдали от этой границы, внутри жидкости (рис. 398). Молекула внутри жидкости окружена другими молекулами со всех сторон (А). Молекулу же, находящуюся на границе с газом, молекулы жидкости окружают только с одной стороны (В), со стороны же газа молекул почти нет. Притяжение, испытываемое молекулой со стороны соседних, в случае «внутренних» молекул взаимно уравновешивается; для молекул, расположенных у поверхности, сложение всех сил дает равнодействующую, направленную внутрь жидкости. Поэтому, для того чтобы перевести молекулу из внутренних слоев к поверхности, надо совершить работу против указанной равнодействующей силы. Иначе говоря, каждая молекула, находящаяся вблизи поверхности жидкости, обладает некоторым избытком потенциальной энергии по сравнению с молекулами, находящимися внутри жидкости. Чем больше поверхность жидкости, тем большее число молекул обладает этой избыточной потенциальной энергией. Следовательно, при увеличении поверхности данной массы жидкости (например, при раздроблении воды в мелкую водяную пыль) энергия жидкости увеличивается. Это — один из случаев изменения внутренней энергии тел, о котором упоминалось в § 202. В этом случае внутренняя энергия тела пропорциональна размерам поверхности, и поэтому ее называют поверхностной энергией.
Вследствие стремления молекул уйти внутрь жидкости с ее поверхности жидкость принимает такую форму, при которой ее свободная поверхность имеет наименьшее возможное значение.
Стремление жидкости уменьшить свою свободную поверхность хорошо проявляется в различных явлениях и опытах.
1. Прежде всего, об этом говорит шарообразная форма, которую принимают маленькие капли жидкости: капельки ртути на горизонтальной стеклянной пластинке, капли воды, разбегающиеся по раскаленной плите, если на нее попадут брызги воды, капли воды на пыльной дороге и т. п. Во всех этих случаях взаимодействие с твердым телом, на котором оно находится, мало по сравнению с силами, действующими между частями жидкости, и стремление жидкости уменьшить свою поверхность четко проявляется: шарообразная форма капелек соответствует наименьшей их поверхности. При малых размерах капелек искажающее их форму влияние силы тяжести невелико.
В условиях невесомости сила тяжести не препятствует данному объему жидкости сократить свою поверхность.
460
Поэтому жидкость в условиях невесомости принимает форму шара; такая шарообразная «капля» может иметь большие размеры по сравнению с обычными каплями жидкости, в которых увеличение размера приводит к искажению формы под действием силы тяжести.
2. Очень наглядно стремление жидкости уменьшить свою поверхность проявляется в случае тонкой струйки вязкой жидкости, стекающей вниз. Можно наблюдать, например, как струйка стекающего меда, если она почему-либо начинает слишком утончаться, внезапно прерывается и поднимается вверх, образуя на конце круглую каплю (рис. 399), и тем уменьшает свою свободную поверхность. далее