Курс общей физики. Механика и молекулярная физика - Ландау Л.Д.
Скачать (прямая ссылка):
Возникновение заряда у коллоидных частиц происходит либо за счет электролитической диссоциации их молекул, § 100]
КОЛЛОИДНЫЕ РАСТВОРЫ
315
либо путем адсорбции ионов из окружающей жидкости. При прибавлении к коллоидному раствору какого-либо электролита ионы этого электролита могут скомпенсировать заряд коллоидных частиц и сделать их электрически нейтральными. Это приводит к осаждению или, как говорят, к коагуляции коллоидного раствора. Коагуляция коллоидов может произойти также и от других причин, например в результате нагревания.
По свойствам своей устойчивости коллоидные растворы делятся на две группы. В одних случаях коллоидный раствор является устойчивым состоянием вещества и лишь с трудом поддается осаждению. К этой группе коллоидов (называемых лиофильными) относятся гидрозоли белков, желатина, кремневых кислот и др. При коагуляции лиофильного коллоидного раствора он часто переходит в студнеобразную массу, называемую гелем. Наряду с веществом дисперсной фазы в геле содержится также и значительное количество растворителя — воды. Гель представляет собой как бы неправильную сетку из частиц растворенного вещества, в которой находятся молекулы растворителя. Характерной особенностью перехода лиофильного золя в гель является его обратимость: в соответствующих условиях гель может, вобрав в себя достаточное количество растворителя, снова превратиться в золь.
Коллоидные растворы другой группы, напротив, представляют собой метастабильное состояние вещества и очень легко подвергаются осаждению. К этой группе так называемых лиофобных коллоидов относятся, например, коллоидные растворы металлов в воде. Коагуляция лиофобных коллоидов сопровождается выпадением плотного осадка и является процессом необратимым; выпавший осадок в состояние раствора так просто снова не возвращается. Глава XIII
ТВЕРДЫЕ TEJlA
§ 101. Простое растяжение
Работа, производимая над жидкостью (или газом), зависит только от изменения ее объема, но не зависит от изменения формы сосуда, в котором она находится. Жидкости сопротивляются изменению их объема, но не сопротивляются изменению формы. С этим свойством^тесно связан и характерный для жидкостей известный закон Паскаля, согласно которому передаваемое жидкостью во все стороны давление одинаково: если, скажем, сжимать жидкость поршнем, то такое же давление будет действовать со стороны жидкости на все стенки сосуда. При этом всякая сила давления, оказываемого на жидкость и передаваемого ею, всегда перпендикулярна поверхности стенки: касательная к поверхности сила, не уравновешиваемая отсутствующим у жидкости сопротивлением изменению ее формы, не может существовать в условиях равновесия.
Твердые же тела, напротив, сопротивляются как изменению объема, так и изменению формы; они сопротивляются, как говорят, любому деформированию. Работа должна совершаться и в том случае, когда мы хотим изменить лишь форму твердого тела, без изменения его объема. Можно сказать, что внутренняя энергия твердого тела зависит не только от его объема, но и от формы. С этим связано то обстоятельство, что для твердых тел не справедлив закон Паскаля. Передаваемое твердым телом давление различно в разных направлениях. Давления, возникающие в твердом теле при его деформировании, называются упругими напряжениями. В отличие от давления в жидкости сила упругих напряжений в твердом теле может иметь любое направление по отношению к площадке, на которую она действует. § 101]
ПРОСТОЕ РАСТЯЖЕНИЕ
317
Простейшим видом деформации твердого тела является простое растяжение. Оно возникает в тонком стержне (рис. 1, а), один из концов которого закреплен, а к другому приложена сила F, стремящаяся растянуть стержень. [При противоположном направлении силы F возникает деформация простого сжатия.] Заметим, что закрепление в стенке, в силу закона равенства действия и противодействия, равносильно приложению к закрепленному концу силы, равной по величине и противоположной по направлению силе, действующей на свободный конец (рис. 1, б).
Упругие напряжения в стержне определяются величиной F/S растягивающей силы, отнесенной к 1 см2 площади S поперечного сечения стержня; обозначим ее через р. Эти напряжения, очевидно, одинаковы вдоль всей длины стержня. Это значит, что на каждый элемент длины стержня действуют со стороны прилегающих к нему частей стержня одни и те же растягивающие усилия р (рис. 1, б). Ясно поэтому, что каждый сантиметр длины стержня подвергается одинаковому растяжению, так что полное удлинение стержня б/ будет пропорционально его общей длине. Другими словами, относительное удлинение
6/
P О)
ш
P 6)
Рис. 1.
K =
k
(где I0— длина стержня до деформации) есть величина, не зависящая от длины стержня. Именно эта величина является, очевидно, мерилом степени деформации, испытываемой каждым участком тела.
Благодаря большой сопротивляемости твердых тел испытываемые ими под влиянием внешних сил деформации обычно невелики. Именно, малыми являются величины относительных изменений размеров тела — относительное удлинение в случае простого растяжения. Для таких деформаций можно считать, что они пропорциональны величине 318
