Как может существовать поверхность жидкости, если над ней нет притягивающих молекул?

Хорошо, это, вероятно, глупый вопрос, но вот:

Мы знаем, что молекулы в жидкости притягиваются от всех окружающих ее молекул, поэтому чистого притяжения нет. Тогда как же существуют молекулы на поверхности, ведь есть только молекулы под ней, а не над ней? Не будут ли они ускоряться вниз?

Кроме того, это как-то связано с поверхностным натяжением? Если да, то не является ли поверхностное натяжение силой, действующей вдоль поверхности, а не внутрь или наружу?

Все дело в поверхностном натяжении. Страница Википедии дает очень хорошее описание, особенно в разделе «основная физика». Кроме того, поскольку вы выбрали ответ АннаВ как правильный, по-видимому, вы считаете, что за него стоит проголосовать, что вы можете сделать.
См. статью сэра Майкла Берри: iopscience.iop.org/article/10.1088/0031-9120/6/2/001/pdf .

Ответы (5)

Они не ускоряются вниз, потому что сила притяжения уравновешивается силой отталкивания. На больших расстояниях молекулы притягиваются, на меньших — отталкиваются. Сила отталкивания обусловлена ​​принципом запрета Паули.

Значит ли это, что поверхностное натяжение имеет к этому какое-то отношение?

Короткий ответ заключается в том, что над поверхностью жидкости есть молекулы. Это атмосфера! Существует атмосферное давление, которое представляет собой бесчисленное количество столкновений азота, кислорода и других молекул, составляющих воздух, которые сталкиваются с жидкостью, толкая ее вниз. Если у вас нет атмосферы, например, в открытом космосе, жидкость немедленно покинет контейнер, потому что нет силы, удерживающей молекулы в контейнере. Откуда берется эта нисходящая сила? См. следующий абзац.

Есть еще гравитация. Это заставляет все ускоряться вниз, где вниз — это направление, указывающее от поверхности Земли к центру масс Земли, который находится где-то рядом с центром Земли.

Это как-то связано с поверхностным натяжением. Когда мы думаем слишком точно, мы приходим к мысли, что если есть только горизонтальная сила, то вертикальной силы быть не может! Это проблема идеализации, которую вы испытываете. Действительно, есть составляющая, действующая вертикально, потому что поверхность жидкости не совсем плоская.

Но разве эти бесчисленные столкновения не создают нисходящей силы? Насколько я вижу, все силы, действующие на поверхности, толкают молекулы вниз: атмосфера, гравитация и другие молекулы. Что обеспечивает восходящую силу?
Восходящая сила определяется 3-м законом Ньютона. «На каждое действие есть равное и противоположное противодействие…»
Да, но направленная вверх сила действует на орган, обеспечивающий направленную вниз силу, а не на тело, на которое воздействует.

Когда молекулы подходят достаточно близко друг к другу, результирующая сила между ними становится отталкивающей. Вы можете думать об этом просто как о столкновении молекул друг с другом — поскольку имеет смысл говорить о столкновениях между такими вещами, как молекулы, в основном это и происходит.

Это может или не может иметь прямое отношение к теме, но я думаю, что имеет. Я заметил, что когда чашку кофе наливают (особенно со сливками) и перемешивают, пузырьки бывают большими или маленькими. Те, что кружатся в центре, исчезают первыми (? притягивается или толкается поверхностным натяжением). Мое наблюдение состоит в том, что если атмосферное давление высокое или повышается (хорошая погода), пузырьки больше в центре и на периферии (и остаются в центре дольше) по сравнению с низким давлением, когда пузырьки меньше и быстрее исчезают из центра. как и более мелкие пузырьки на периферии. Другими словами, барометрическое давление либо повышает, либо понижает поверхностное натяжение и, следовательно, размер пузырьков и их положение на поверхности жидкости. Это может быть совершенно неправильно, но они говорят, что "глупых вопросов не бывает"... Не уверен, что согласен!

как существуют молекулы на поверхности, потому что есть только молекулы под ней, а не над ней? Не будут ли они ускоряться вниз?

Вы могли бы задать тот же вопрос для поверхности земли. Почему она не взрывается? Ответ: «квантовая механика». Когда говорят о молекулах и атомах, приходится говорить в терминах квантовой механики.

Атомы существуют, потому что электроны вращаются вокруг них по очень специфическим квантованным орбитам, которые могут быть искажены, когда вступают новые силы, но для их разрушения требуется много энергии, которую гравитация не дает, как очень слабое взаимодействие. Все взаимодействия в жидкостях, твердых телах и газах между атомами и молекулами являются электромагнитными, даже если атомы и молекулы нейтральны, потому что из-за формы электронных орбит атомов / молекул возникают электромагнитные поля. Переливающиеся поля могут быть привлекательными и создавать когерентность молекул и объяснять создание твердых тел. В жидкостях эти переливающиеся силы притяжения создают поверхностное натяжение и горизонтальный (фактически поверхность сферы с радиусом к центру земли) уровень жидкости.

Когда внешние силы становятся большими, электронные орбиты начинают играть своими отрицательными электрическими полями, которые отталкивают друг друга; также принцип запрета Паули гарантирует, что только один электрон может находиться на орбите, поэтому сжатие находит силы сопротивления.

Для поверхности жидкости сжатие происходит за счет силы тяжести, как объясняет @QEntanglement, веса столба воздуха над жидкостью.

Что вы подразумеваете под «горизонтальным (фактически поверхность сферы с радиусом к центру Земли) уровнем жидкости»? И играет ли здесь какую-то роль поверхностное натяжение?
Если вы правильно определите гравитационную силу, жидкость будет формировать кривую, потому что она будет следовать по поверхности сферы, что является решением уравнения гравитации. Помните: «корабли исчезают на горизонте, потому что океан не является плоским по горизонтали, а повторяет кривизну земли». Поверхностное натяжение удерживает молекулы на поверхности, а не разлетается. Это неуравновешенные остатки молекулярных сил, образующих жидкость. В космосе без гравитационного поля жидкость образовывала бы шар из-за поверхностного натяжения.
Но это не следует в общем случае, верно? В бассейне вода плоская, а океан не плоский, потому что сама земля, на которой он лежит, изогнута. А для поверхностного натяжения: разве оно не действует горизонтально, а не перпендикулярно поверхности жидкости? Так как же это может иметь какое-то влияние?
все жидкие поверхности будут иметь небольшую кривизну вслед за гравитационным притяжением Земли. В малых объемах это не может быть измерено, и во всех смыслах оно плоское. Поверхность образована давлением воздуха сверху и сцеплением из-за поверхностного натяжения. Поверхностное натяжение не противодействует давлению сверху, это делает объем жидкости. Его эффект проявляется на краях контейнера.
Например, вы можете наполнить стакан водой, медленно капая на него выше края стакана, где поверхностное натяжение создает кривизну, удерживая воду внутри. См. мой ответ здесь physics.stackexchange.com/questions/45068/…
Попробую еще раз: между молекулами жидкости действуют силы сцепления. Они излучают электромагнитные силы и являются привлекательными. Под действием этих сил объем жидкости в среде без гравитации соберется в шар. На поверхности этой сферы мы называем эти силы «поверхностным натяжением». Это результат внутренних сил притяжения, которые создают жидкость, и направление ее вектора будет зависеть от граничных условий задачи.
Хорошо, но в случае плоских жидких поверхностей имеет ли к этому какое-то отношение поверхностное натяжение? Это приложение сил только по горизонтали.
Я думаю, вам следует прочитать статью в вики, чтобы расширить свое представление о том, что такое поверхностное натяжение en.wikipedia.org/wiki/Surface_tension.
Я понимаю, что вы сказали ранее, это просто тот факт, что что-то, что не прикладывает никаких вертикальных сил, может влиять на это. В одном из ответов говорится, что это имеет эффект, потому что поверхность жидкости не плоская, и поэтому я спрашиваю, есть ли какой-либо эффект в случае плоских поверхностей.
Подумайте о плоской столешнице. Почему не взрывается? Потому что силы сцепления на поверхности реагируют с равной и противоположной силой давлению столба воздуха наверху. Сцепление не позволяет твердому телу развалиться, потому что горизонтальные силы сцепления достаточно сильны, чтобы удерживать вес железа. В жидкости железные гири провалятся, потому что силы сцепления поверхностного натяжения недостаточно сильны, чтобы реагировать на перпендикулярную силу. Сцепление в жидкости горизонтальное, а обратное взаимодействие груза на поверхности — вертикальное.
Спасибо, кажется, теперь я понял. Всякий раз, когда поверхность немного «изгибается» из-за давления, поверхностное натяжение гарантирует, что поверхность не сломается, потому что, когда поверхность изгибается, она также имеет вертикальную составляющую для противодействия давлению. В любом случае, все ответы были одинаково хороши, но я выберу ваш, потому что вы нашли время, чтобы объяснить мне, как на это влияет поверхностное натяжение.
Как может существовать поверхность жидкости, если над ней нет притягивающих молекул?
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v