مثال على التوتر السطحي

ال التوتر السطحي هو القوة التي تمارس على سطح سائل في حالة سكون، لمواجهة وزن جسم خفيف يستريح عليه. علاوة على ذلك ، يمكن تعريف التوتر السطحي بأنه القوة التي يمارسها السائل لمقاومة الانكسار على سطحه. إنها الخاصية الرئيسية التي تحمل فقاعات الصابون ، متسقة وثابتة.

السوائل هي إحدى خصائصها الرئيسية حجم ثابت, التي سيختلف شكلها حسب الحاوية التي تحتوي عليها. تتكيف السوائل مع شكل الحاوية ، وتحتل دائمًا الجزء الأدنى منها عن طريق الجاذبية. بهذه الطريقة ، فإنها تترك سطحًا حرًا ، وليس مسطحًا تمامًا ، أو تتبنى أشكالًا خاصة مثل القطرات أو الفقاعات أو الفقاعات.

ثم هناك القوات السطحية، المكالمات التماسك والالتصاق، والتي تم شرحها أدناه:

تماسك: يحدث عندما يتأثر سطحان سائلان مختلفان بقوة جذب لبعضهما البعض ، والتي يتم تنشيطها في الجزيئات الخارجية.

انضمام: يحدث عندما يتم دمج سائل عن طريق الجذب إلى سطح مادة صلبة منتشرة في تلك المنطقة.

هذين قوى السطح مسؤولة عن ظواهر بيولوجية مختلفة، على أساس مفاهيم التوتر السطحي والشعرية.

التوتر السطحي

في السائل ، يُحاط كل جزيء بمزيد من الجزيئات; بهذه الطريقة يتم تعويض التجاذب في جميع الاتجاهات في كل نقطة من السائل ، باستثناء السطح ، حيث لا توجد جزيئات أعلاه ، ولكن الهواء فقط ،

يتم توجيه القوى في السائل، وبالتالي توليد جاذبية صافية تجاه هذا المحتوى.

يميل السائل إذن إلى تكوين تماسك ، وهو نفس الشيء الذي لا يتشتت ، وتقليل سطحه ، مكونًا قطرات. سطح السائل سيكون له سلوك الفيلم التي توفر مقاومة لتشوهها ، وبالتالي مقاومة للكسر.

لقياس قوة التماسك هذه ، يتم النظر في بنية سلكية ذات جانب منزلق ، حيث يتم وضع طبقة من السائل. تتمثل المقارنة البسيطة لهذه البنية في حلقة نفخ فقاعات الصابون ، حيث يمكنك تحريك السلك قليلاً لجعل الحلقة أكبر.

ال سيحاول السائل تقليل السطح، المعينة بواسطة S ، تمارس القوة F على الجانب المنزلق ، والتي يمكن قياسها. يستنتج أن حساب القوة يبقى:

حيث γ هو التوتر السطحي ، و l هو طول الكابل الذي ينزلق.

ال التوتر السطحي γ هو خاصية للسائل. ستعتمد القوة F على طول الكبل المنزلق l ، ولكن ليس على السطح S. تم تقديم العامل 2 لأن هناك سطحين ، هما السطح الداخلي والسطح الخارجي للسلك المنزلق ، والذي يتلامس مع سطح السائل.

ال التوتر السطحي γ هو القوة لكل وحدة طول التي يمارسها سطح سائل على أي خط ، تقع عليه كحافة لقط.

القوة الناشئة من التوتر السطحي هي عمودي على خط السطح ، وماس له.

يمكن أيضًا تعريف التوتر السطحي γ على أنه الطاقة لكل وحدة مساحة المطلوب لزيادة المساحة ، ويتم التعبير عنه بالصيغة التالية:

نظرًا لأن الطاقة مطلوبة لتكوين السطح ، تميل السوائل إلى تقليل المنطقة المكشوفة بالنسبة إلى المناطق المحيطة. ولهذا فإن أسطح المسطحات المائية مثل البحيرات والبحار والمحيطات في حالة هدوء مسطحة.

التوتر السطحي يقاس نيوتن لكل متر (N / m)ولكل مادة تتناقص مع زيادة درجة الحرارة. يكون الماء أكبر مما هو عليه في معظم السوائل ، ويرجع ذلك أيضًا إلى حقيقة أنه من أكثر السوائل كثافة ، حيث يحتوي على 1 جم / سم³ كثافة.

يوجد أدناه جدول بقيم بعض المواد ، النموذجية لسلسلة من درجات الحرارة.

سائل	T (درجة مئوية)	γ (N / م)
الهيليوم	-270	0.0002
هيدروجين	-255	0.002
نيون	-247	0.005
الأكسجين	-193	0.016
الإيثانول	20	0.022
ماء صابون	20	0.025
ماء	100	0.059
ماء	60	0.062
ماء	20	0.073
ماء	0	0.076
الزئبق	20	0.465
فضة	970	0.800

السطحي أو السطحي

في بعض الأحيان يكون مطلوبًا لتقليل التوتر السطحي للسائل. يتحقق إذابة فيه مواد تسمى السطحي أو السطحي، والتي تشكل طبقة سطحية تنجذب جزيئاتها بالكاد بواسطة جزيئات السائل الداخلي.

بفضل المواد الخافضة للتوتر السطحي ، يسهل على السائل المعني أن يبلل.

أمثلة على التوتر السطحي

البعوضة التي تهبط على الماء ، تبقى معلقة على السطح.

صفيحة من الستايروفوم أو الستايروفوم معلقة في الماء.

طبقة الماء التي تتشكل على الحلقة قبل نفخ فقاعة الصابون.

أخف جزيئات الرمل أو الغبار ، إذا لم يتم تحريكها ، تظل معلقة على سطح الماء.

عندما يكون هناك ماء وزيت في كوب ، يوجد توتر سطحي في الفصل بينهما حسب الكثافة.

عندما يتم اهتزاز مشروب منكه كثيرًا ، تظل الفقاعات المتولدة على السطح ، كل واحدة تشارك في التوتر السطحي الكلي.

تحتوي رغوة الماء والصابون في الغسالة على فقاعات وفقاعات تتشكل قبل الشطف.

تستفيد السفن من خاصية الماء هذه للبقاء طافية ، وذلك بفضل حقيقة أنها تحمل الهواء في الداخل. هم مثل فقاعة عائمة على سطح الماء.

تخلق ألواح التزلج توترًا سطحيًا عندما يكون الماء في حالة راحة ، وعندما تكون هناك حركة ، فإنها ثابتة.

عندما يغلي الحليب الخام ، يبدأ إنتاج القشدة التي تتماسك عندما يبرد الحليب. إنها طبقة سميكة من الدهون فوق الجزء السائل.

لا تنسى أن تترك تعليقاتك.