Взаимодействие молекул

Между молекулами любого тела одновременно действуют и силы притяжения, и силы отталкивания. Например, разлив стакан воды, мы заметим, что вода не растекается по всей комнате или даже квартире, тонким слоем покрывая пол. Нет, вода соберётся в относительно небольшую лужу и в какой-то момент перестанет растекаться. Происходит это из-за того, что молекулы воды обладают силой притяжения между собой.

А почему тогда мы говорим сразу про обе силы? Всё решает расстояние: если молекулы развести подальше друг от друга, верх возьмёт притяжение и потянет их обратно, а если сдавить вплотную – верх возьмёт отталкивание и растолкает их. Получается, что у молекул есть некоторое любимое расстояние, на котором обе силы уравновешены, и любое отклонение от него молекулы стараются исправить.

В разных агрегатных состояниях силы притяжения будут отличаться, очевидно, что у газообразных тел силы взаимодействия будут самыми слабыми, а у твёрдых тел – самыми большими. Духи, распылённые в определённом месте комнаты, постепенно заполнят всю комнату из-за свойств диффузии. Конечно, если мы оставим камень посреди комнаты, то он не заполнит собой всю комнату, постепенно отдаляя молекулы друг от друга, что говорит о том, что силы притяжения у молекул твёрдых тел достаточно велики.

Смачивание и несмачивание

Вы видели, как красиво собираются капельки дождя на поверхности курток? Капли собираются в шарики, которые быстро скатываются с куртки, при этом не смачивая её. Происходит это из-за того, что силы притяжения между молекулами куртки и воды меньше, чем силы притяжения между молекулами воды и воды – такое явление называется несмачиванием.

Бывает и наоборот. Капните водой на чистое стекло – и капля не соберётся в шарик, а расплывётся по нему тонким слоем. Здесь силы притяжения между молекулами жидкости и твёрдого тела больше, чем между молекулами самой жидкости, – это смачивание. Именно поэтому вымытая тарелка высыхает с разводами: вода растеклась по ней плёнкой и высохла ровно там, где была. А стоит той же тарелке остаться жирной – и вода снова собирается в капли, ведь с жиром молекулы воды взаимодействуют куда слабее, чем друг с другом.

Несмачивание в природе

Явление несмачивания активно используют водоплавающие птицы: гуси, утки, чайки. Птицы смазывают свои внешние перья чем-то похожим на воск, который отталкивает воду и не позволяет этим птицам намокнуть. Также под внешними перьями находятся пуховые перья, которые содержат в себе большое количество воздуха, защищающего их от холодной воды. Но зачастую этот воск не помогает в солёной воде – соль разрушает его защитные свойства, из-за чего перья птиц быстро мокнут. Но в соли ничего плохого нет: для птиц гораздо опаснее разлитое топливо, масла и прочие продукты. Воск моментально разрушается при контакте с этой жидкостью, перья склеиваются и намокают, воздух в пуховых перьях теряется, и холодная вода касается тела птицы, из-за чего она переохлаждается. Даже если вода будет не холодной, то птице от этого лучше не станет, ведь она наберётся воды, станет очень тяжёлой и не сможет взлететь. Топливо, разлитое даже в небольших количествах, представляет собой огромную опасность для птиц, ведь из-за разности плотностей воды и топлива оно будет выталкиваться на поверхность воды из-за силы Архимеда и растекаться на большую площадь поверхности воды тонким слоем.