Przykład napięcia powierzchniowego

Napięcie powierzchniowe to siła wywierana na powierzchnię cieczy w stanie spoczynku, aby przeciwdziałać ciężarowi spoczywającego na nim lekkiego przedmiotu. Ponadto napięcie powierzchniowe można zdefiniować jako Siła wywierana przez ciecz, aby oprzeć się rozbiciu na jej powierzchni. Jest to główna właściwość utrzymująca bańki mydlane, spójna i jędrna.

Jedną ze swoich głównych właściwości są płyny stała objętość, których kształt będzie się różnić w zależności od pojemnika, który je zawiera. Płyny dopasowują się do kształtu pojemnika, zawsze grawitacyjnie zajmując najniższą jego część. W ten sposób pozostawiają wolną powierzchnię, nie do końca płaską lub przyjmują specjalne kształty, takie jak krople, bąbelki lub bąbelki.

Są wtedy Siły powierzchniowe, dzwoni Spójność i adhezja, które wyjaśniono poniżej:

Spójność: Dzieje się tak, gdy na dwie różne powierzchnie cieczy oddziałuje siła przyciągania do siebie, która jest aktywowana w najbardziej zewnętrznych molekułach.

Przystąpienie: Dzieje się tak, gdy ciecz jest inkorporowana przez przyciąganie do powierzchni ciała stałego, dyfundując w tym obszarze.

Tych dwóch Siły powierzchniowe są odpowiedzialne za różne zjawiska biologiczne, oparty na koncepcjach napięcia powierzchniowego i kapilarności.

Napięcie powierzchniowe

W cieczy każda cząsteczka jest otoczona większą liczbą cząsteczek; w ten sposób przyciąganie we wszystkich kierunkach jest kompensowane w każdym punkcie cieczy, z wyjątkiem powierzchni, gdzie nie ma cząsteczek powyżej, a tylko powietrze, siły są kierowane do cieczy, generując w ten sposób atrakcyjność netto do tych treści.

Ciecz ma więc tendencję do tworzenia kohezji, czyli braku dyspersji, i minimalizowania swojej powierzchni, tworząc krople. Powierzchnia cieczy będzie zachowywać się jak film który zapewnia odporność na jego odkształcenia, a tym samym odporność na złamanie.

Aby zmierzyć tę siłę kohezji, rozważana jest konstrukcja druciana ze stroną ślizgową, w której umieszczona jest warstwa cieczy. Proste porównanie tej struktury to pierścień do nadmuchiwania baniek mydlanych, w którym można nieco przesunąć drut, aby powiększyć pierścień.

płyn spróbuje zminimalizować powierzchnię, oznaczony przez S, wywierający siłę F na stronę ślizgową, którą można zmierzyć. Stwierdza się, że obliczenie Mocy pozostaje:

Gdzie γ to napięcie powierzchniowe, a l to długość kabla, który się ślizga.

Napięcie powierzchniowe γ jest właściwością cieczy. Siła F będzie zależeć od l, długości liny ślizgowej, ale nie od powierzchni S. Współczynnik 2 jest wprowadzony, ponieważ istnieją dwie powierzchnie, które są wewnętrzną i zewnętrzną powierzchnią drutu ślizgowego, który styka się z powierzchnią cieczy.

Napięcie powierzchniowe γ to siła na jednostkę długości wywierana przez powierzchnię cieczy na dowolnej linii, znajdującej się na niej jako krawędź zaciskowa.

Siła pochodząca z Napięcia Powierzchniowego jest prostopadła do linii powierzchni i styczna do niej.

Napięcie powierzchniowe γ można również zdefiniować jako Energia na jednostkę powierzchni potrzebna do powiększenia powierzchni i wyrażona następującym wzorem:

Ponieważ do uformowania się powierzchni potrzebna jest energia, ciecze mają tendencję do zmniejszania swojej odsłoniętej powierzchni w stosunku do otoczenia. Właśnie z tego powodu powierzchnie akwenów wodnych takich jak jeziora, morza i oceany w stanie spokoju są płaskie.

Napięcie powierzchniowe jest mierzony w Newtonach na każdy metr (N/m), a dla każdej substancji maleje wraz ze wzrostem temperatury. Woda jest większa niż w większości płynów, a wynika to również z faktu, że jest to jedna z najgęstszych cieczy, z 1 g / cm³ gęstość.

Poniżej tabela z wartościami niektórych substancji typowych dla szeregu temperatur.

Ciekły	T (° C)	γ (N/m)
Hel	-270	0.0002
Wodór	-255	0.002
Neon	-247	0.005
Tlen	-193	0.016
Etanol	20	0.022
Woda mydlana	20	0.025
woda	100	0.059
woda	60	0.062
woda	20	0.073
woda	0	0.076
Rtęć	20	0.465
Srebro	970	0.800

Surfaktanty lub Surfaktanty

Czasami konieczne jest zmniejszenie napięcia powierzchniowego cieczy. Jest osiągnięte rozpuszczając w nim substancje zwane Surfaktantami lub Surfaktantami, które tworzą film powierzchniowy, którego cząsteczki są ledwo przyciągane przez cząsteczki wewnętrznej cieczy.

Dzięki surfaktantom łatwiej jest zamoczyć dany płyn.

Przykłady napięcia powierzchniowego

Komar, który ląduje na wodzie, pozostaje zawieszony na powierzchni.

Płyta styropianowa lub styropianowa zawieszona w wodzie.

Tafla wody, która tworzy się na pierścieniu przed wydmuchaniem bańki mydlanej.

Najlżejsze cząsteczki piasku lub kurzu, jeśli nie są wzburzone, pozostają zawieszone na powierzchni wody.

Gdy w szklance znajduje się woda i olej, występuje napięcie powierzchniowe w separacji między nimi pod względem gęstości.

Kiedy napój smakowy jest mocno wstrząśnięty, powstałe bąbelki pozostają na powierzchni, a każdy z nich bierze udział w całkowitym napięciu powierzchniowym.

Mydliny wody z mydłem podczas pracy pralki mają bąbelki i bąbelki, które tworzą się przed spłukaniem.

Statki wykorzystują tę właściwość wody, aby utrzymać się na powierzchni, dzięki temu, że przenoszą powietrze do środka. Są jak bańka unosząca się na powierzchni wody.

Deski surfingowe wytwarzają napięcie powierzchniowe, gdy woda jest w stanie spoczynku, a gdy jest ruch, trzymają się mocno.

Kiedy surowe mleko jest gotowane, zaczyna się wytwarzanie śmietanki, która utrwala się po ostygnięciu mleka. Jest to gruba warstwa tłuszczu na wierzchu części płynnej.

Nie zapomnij zostawić swoich komentarzy.