Макет страницы
§ 5. СВОЙСТВА ГРАНИЧНЫХ СЛОЕВ ЖИДКОСТЕЙ
Вода, некоторые спирты и кислоты принадлежат к так называемым ассоциированным жидкостям, молекулы которых взаимодействуют за счет направленных, преимущественно водородных связей. Степень ассоциации и структура ассоциатов зависит от количества эффективных связей, в которых может участвовать каждая молекула, а также от температуры и давления. В настоящее время трудно осуществить выбор между различными моделями, характеризующими надмолекулярную структуру воды. Однако общим для всех конкурирующих теорий является вывод о наличии относительно крупномасштабных флуктуации плотности в воде и других ассоциированных жидкостях. Если это представление, согласующееся с разнообразными экспериментальными данными [86], верно, следует ожидать, что эти флуктуации в особенности проявятся вблизи поверхностей раздела.
Согласно Берналу [87], даже в случае простых жидкостей участки вблизи поверхностей раздела обладают более упорядоченной структурой. Вследствие крупномасштабного характера флуктуации воздействие силового поля поверхности может не ограничиваться мономолекулярным слоем, а распространяться на расстояния, соизмеримые с размером структурных неоднородностей (флуктуации плотностей), т. е. порядка десятков ангстрем. Это объясняет появление обнаруженных Б. В. Дерягиным [88] граничных слоев полярных жидкостей, возникающих вблизи лиофильных поверхностей, а также отличие свойств жидкостей в тонких слоях от объемных. Толщина этих слоев соизмерима с размерами структурных флуктуации.
В результате исследований Базарона, Дерягина и Булгадаева [89] установлено, что все жидкости обладают измеримым модулем сдвиговой упругости. Он не проявляется при обычных методах измерения вязкости вследствие быстрой релаксации сдвиговых напряжений. Однако в работе [89] показано, что при колебаниях с частотой 106 гц модуль упругости сдвига вполне измерим (хотя соответственно тангенс угла потери довольно велик — порядка 0,1—1) и имеет величину порядка 10"—105 дин/см2. Резонансный метод, основанный на измерении сдвига частоты колеблющегося пьезокварца с нанесенным на его поверхность слоем жидкости, показал, что у иеполярных жидкостей модуль сдвига постоянен независимо от расстояния до поверхности пьезокварца.
Модуль сдвига таких полярных жидкостей, как вода, спирты, наоборот, при приближении к поверхности пьезокварца на расстояние меньше 10~5 см повышается во много раз. Это свидетельствует о структурных изменениях в пристенных слоях полярных жидкостей. От повышения вязкости и релаксации упругости формы в граничных слоях следует отличать наличие у них предельного напряжения сдвига, свидетельствующего об образовании квазитвердого слоя, прилегающего к твердой подложке [90, 91]. Внешняя граница этого
