Дело в том, что молекулы жидкости не находятся в положении равновесия, а колеблются около положения равновесия, причем такие колебания из-за асимметрии кривой потенциальной энергии сильно асимметричны.
На самом деле, не сильно. (Кроме случая жидкости вблизи критической точки, оговорюсь.)
Другими словами, молекула намного больше времени проводит в "правой" части графика и среднее за период значение проекции силы межмолекулярного взаимодействия отрицательно (!)-т.е. в среднем мы имеем дело именно с силами притяжения!
Вам надо повторить, что такое усреднение по времени. Если молекула больше времени испытывает силы притяжения, но сами эти силы - меньше по величине, то среднее может быть (и в данном случае будет) нуль. Берём
интегрируем за период колебаний
и получаем, что если молекулы в среднем остаются на месте, то и средняя сила должна быть ноль.
-- 17.10.2018 10:40:45 --Если объяснять про вещество "на пальцах", лучше воспринимаются микроскопические модели, а не феноменологические.
Именно микроскопическое объяснение и предложено. Феноменологическое в данном случае тоже есть: "
вот, есть некая энергия, пропорциональная поверхности, делайте с этим что хотите".
Фразу "энергетически выгоднее" я бы избегал , ибо ее возможно применять для объяснений , наверно, любых физических явлений.
Если бы я этой фразой и ограничился, это был бы справедливый упрёк. Но я, как мне показалось, объяснил, что в этом случае эта фраза значит, что к ней приводит, и к чему приводит она сама.
К сожалению, выбросить эту фразу я не могу, поскольку она является ключевой точкой всего объяснения, соединяет две части.
На картинке
https://ibb.co/fsfZMLдано объяснение через силы для предельно простого одномерного и двухмерного случая. Синяя короткая жесткая пружина с площадкой контакта (1), представляет короткодействующие силы отталкивания, а красная(более мягкая)(2) - притяжения. Если отсутствуют соседи снаружи - система сжимается(4,6).
Не вижу здесь никакого объяснения. В частности, не вижу никакого доказательства, что в какой-то ситуации система сжимается (по сравнению с другой ситуацией, для которой надо отдельно доказывать, что система как целое сжиматься не будет).
-- 17.10.2018 10:54:23 --Я бы дополнил энергетическое объяснение каким-нибудь таким парафразом ЛЛ
Спасибо!
Но мне кажется, что это всё можно "отложить на второй заход". Есть отдельно объяснение поверхностного давления как физического явления, а есть многочисленные последствия и задачи. Можно упомянуть форму мыльных плёнок на рамках. Можно поговорить про смачивание и капиллярные силы. Можно - про математическую постановку задачи (вариационную задачу), мол "она очень сложная, но её иногда умеют решать", и частные случаи. Можно - предлагаемый вами рассказ об эквивалентности силовой и энергетической макроскопической картин.
Мне кажется ещё уместным произнести, что в точке кипения поверхностное натяжение исчезает (кстати, а правильно ли это я вспомнил? или только в критической точке?).