Межмолекулярное расстояние в поверхностном слое жидкости

[wrest]

В школьном учебнике
Мякишев, Синяков. Физика. Молекулярная физика. Термодинамика. 10 класс. Профильный уровень. 12-е издание, стереотипное, Дрофа, 2010, ISBN 978-5-358-08873-3
Глава 7 Поверхностное натяжение в жидкостях. Параграф 7.2 Молекулярная картина поверхностного слоя, на странице 243 читаем

Цитата:

В результате действия молекулярных сил притяжения и оттлкивания плотность жидкости в поверхностном слое оказывается меньше, чем в глубине.

и далее там

Цитата:

Молекулы поверхностного слоя находятся в среднем на бОльших расстояниях друг от друга, чем молекулы внутри жидкости. Жидкость в поверхностном слое находится в растянутом, напряженном состоянии.

А вот на сайте https://physics.ru/courses/op25part1/co ... heory.html
написано так (жирным выделение мое):

Цитата:

Молекулы в пограничном слое жидкости, в отличие от молекул в ее глубине, окружены другими молекулами той же жидкости не со всех сторон. Силы межмолекулярного взаимодействия, действующие на одну из молекул внутри жидкости со стороны соседних молекул, в среднем взаимно скомпенсированы. Любая молекула в пограничном слое притягивается молекулами, находящимися внутри жидкости (силами, действующими на данную молекулу жидкости со стороны молекул газа (или пара) можно пренебречь). В результате появляется некоторая равнодействующая сила, направленная вглубь жидкости. Поверхностные молекулы силами межмолекулярного притяжения втягиваются внутрь жидкости. Но все молекулы, в том числе и молекулы пограничного слоя, должны находиться в состоянии равновесия. Это равновесие достигается за счет некоторого уменьшения расстояния между молекулами поверхностного слоя и их ближайшими соседями внутри жидкости.

То есть имеются прямо противоположные мнения
1) Плотность поверхностного слоя жидкости меньше чем внутренних (Мякишев)
2) Расстояние между молекулами поверхностного слоя и их соседями внутри жидкости уменьшается.

Правда, 2) можно понять еще как то что расстояние между верхним и следующим слоями меньше, а не расстояние между молекулами внешнего слоя меньше.

К сожалению, других источников где прямо указано в поверхностном слое жидкости расстояния меньше (или больше) чем внутри, я не нашел.

Вопрос: где правда? Если правда различается между разными жидкостями, то хотя бы как у воды - плотность поверхностного слоя больше или меньше внутренних?

P.S. Я кажется вник и голосую за Мякишева: суть в том, что межмолекулярное притяжение хоть и близкодействующее, но все-таки распространяется на несколько средних расстояний между молекулами, а не на одно. Тогда действительно ясно, что в глубине молекулы должны располагаться более плотно, т.к. там больше притяжение. Тогда на поверхности молекулы располагаются менее плотно, а это именно то и значит, что поверхностный слой натянут(растянут)! В буквальном смысле.

Это и есть "напальцевое" объяснение поверхностного натяжения, доступное школьнику. И оказалось оно в ... школьном учебнике. Ай-да Мякишев!

-- 11.10.2018, 18:25 --

P.P.S. Отдельная тема создана по указанию ЗУ Munin:

Munin в сообщении #1345469 писал(а):

И прошу этот вопрос обсуждать в другой теме.

[fred1996]

Мне кажется вопрос в тут упирается в относительно чего меряем растяжение (сжатие).
Если предположить, что для 2D структуры межмолекулярное расстояние больше, чем для 3D структуры, то расстояние между первым и вторым слоем будет в некотором промежутке. То есть сжато относительно 2D структуры и растянуто относительно 3D структуры.

[warlock66613]

wrest в сообщении #1345538 писал(а):

Правда, 2) можно понять еще как то что расстояние между верхним и следующим слоями меньше, а не расстояние между молекулами внешнего слоя меньше.

Там именно так и написано.

А расстояние между молекулами внешнего слоя, по-идее, должно зависеть от формы поверхности.

[wrest]

warlock66613 в сообщении #1345583 писал(а):

Там именно так и написано.

Это, тем не менее, все равно противоречит тому что написано у Мякишева.
Так что вопрос остается: где правда?

[Geen]

wrest в сообщении #1345545 писал(а):

Ответ см. в теме выше.

И где тут ответ кроме Вашего "голосования"?

[wrest]

Geen в сообщении #1345599 писал(а):

И где тут ответ кроме Вашего "голосования"?

Ну так отрывок из учебника. Не подходит?

-- 11.10.2018, 22:41 --

fred1996 в сообщении #1345576 писал(а):

Мне кажется вопрос в тут упирается в относительно чего меряем растяжение (сжатие).

Относительно внутренних молекул.

[Geen]

wrest в сообщении #1345602 писал(а):

Ну так отрывок из учебника. Не подходит?

Школьный учебник? - на подходит.

[wrest]

warlock66613 в сообщении #1345583 писал(а):

А расстояние между молекулами внешнего слоя, по-идее, должно зависеть от формы поверхности

Рассмотрим три:
1. Выпуклая (шарик);
2. Плоская (лужа);
3. Вогнутая (пузырь воздуха в воде).

[warlock66613]

Всё-таки везде расстояние увеличенное. А от формы поверхности зависит не оно, а расстояние от молекул поверхностного слоя до молекул в соседнем слое.

[wrest]

warlock66613 в сообщении #1345623 писал(а):

Всё-таки везде расстояние увеличенное.

А объяснение Мякишева почему увеличенное, подходит?

[warlock66613]

Так он же про другое расстояние говорит - про расстояние между слоями, а не расстояние между молекулами во внешнем слое.

[wrest]

warlock66613 в сообщении #1345686 писал(а):

а не расстояние между молекулами во внешнем слое.

Ну как же, вот же цитата, там про молекулы слоя:

Цитата:

Молекулы поверхностного слоя находятся в среднем на бОльших расстояниях друг от друга,

[warlock66613]

Я так понимаю, имеется в виду не слой молекул, а некоторый поверхностный слой воды, состоящий из нескольких (двух-трёх) слоёв молекул. Иначе непонятна связь с предшествующим текстом.

[Xey]

Xey в сообщении #1345372 писал(а):

Жидкость ведет себя так , будто на ее поверхности есть растянутая пленка.

Вот модель наружного слоя . Мягкая резинка - притяжение молекул, жесткие пружинки упоры -электронные оболочки, более жесткие чем резинки.

gevaraweb в сообщении #1345405 писал(а):

Расстояние уменьшиться , если увеличится жесткость резинки (некоторые связи, тянувшие перпендикулярно поверхности, станут тянуть вдоль поверхности).
Расстояние увеличиться, если часть "резинок" порвется.

В каком случае будет реализоваться первая цитата?

[wrest]

warlock66613
А как вы думаете, вертикальные (из глубины наружу) и горизонтальные (касательные к поверхности) межмолекулярные расстояния как-то могут существенно отличаться для верхних молекул? Что вот буквально есть мономолекулярный самый верхний слой в котором расстояния вдоль слоя скажем $3d$, а расстояние до следующего слоя $2d$ при том что расстояния в глубине во все стороны $1d$ (числа условные)?

Мне вообще вот эта часть с поверхностным натяжением, то есть какие где расстояния и почему кажется ключевой для объяснения и понимания явления "на пальцах", потому что ни силовое (равнодействующая направлена вниз) ни энергетическое (есть два разных локальных минимума -- один на поверхности а второй внутри) не кажется ясным.

Вот кстати из энергетических соображений можно понять где какие расстояния, где плотнее, где разреженнее?

-- 12.10.2018, 11:30 --

Xey в сообщении #1345698 писал(а):

Вот модель наружного слоя . Мягкая резинка - притяжение молекул, жесткие пружинки упоры -электронные оболочки, более жесткие чем резинки.

Это, мне кажется, модель любого слоя, она просто следует из картинки с потенциалами
там левая стенка ямы намного более крутая (жесткие пружинки обсловленные принципом запрета Паули) чем правая (электростатическое кулоновское притяжение [диполей]).