Ποια είναι η ελεύθερη επιφάνεια των υγρών;
Εδώ είναι μια κατανομή:
* Εκτίθεται στην ατμόσφαιρα: Αυτό σημαίνει ότι η επιφάνεια δεν περιορίζεται από τοίχο δοχείου.
* σταθερή πίεση: Η πίεση σε όλα τα σημεία της ελεύθερης επιφάνειας είναι η ίδια. Αυτό οφείλεται στο γεγονός ότι η πίεση σε ένα σημείο σε ένα υγρό οφείλεται στο βάρος του υγρού πάνω από αυτό και το βάρος του αέρα πάνω από την επιφάνεια είναι αμελητέα.
* κάθετα στη βαρύτητα: Η ελεύθερη επιφάνεια είναι πάντα κάθετη προς την κατεύθυνση της βαρυτικής δύναμης. Αυτός είναι ο λόγος για τον οποίο ένα υγρό σε ένα δοχείο σχηματίζει μια επίπεδη επιφάνεια.
Βασικά χαρακτηριστικά της ελεύθερης επιφάνειας:
* επιφανειακή τάση: Η ελεύθερη επιφάνεια παρουσιάζει επιφανειακή τάση, η οποία είναι η τάση ενός υγρού για την ελαχιστοποίηση της επιφάνειας της. Αυτό έχει ως αποτέλεσμα το σχηματισμό σφαιρικών σταγονιδίων και εξηγεί γιατί τα μικρά έντομα μπορούν να περπατήσουν στο νερό.
* τριχοειδή δράση: Η ελεύθερη επιφάνεια επηρεάζεται επίσης από τριχοειδή δράση, η οποία είναι η άνοδος ή η πτώση ενός υγρού σε στενό σωλήνα ή πορώδες υλικό λόγω της αλληλεπίδρασης μεταξύ του υγρού και της επιφάνειας του δοχείου.
* μηνίσκο: Η ελεύθερη επιφάνεια ενός υγρού σε ένα δοχείο μπορεί να σχηματίσει ένα καμπύλο σχήμα που ονομάζεται μηνίσκο. Ο μηνίσκος είναι κοίλος για υγρά που προσελκύονται από τους τοίχους των δοχείων (π.χ. νερό σε γυάλινο σωλήνα) και κυρτό για υγρά που απωθούνται από τους τοίχους (π.χ. υδράργυρος σε γυάλινο σωλήνα).
Παραδείγματα δωρεάν επιφανειών:
* Η επιφάνεια του νερού σε μια λίμνη ή έναν ωκεανό
* Η επιφάνεια ενός υγρού σε ένα ποτήρι
* Η επιφάνεια μιας βροχής
* Η επιφάνεια μιας φούσκας σαπουνιού
Η κατανόηση της ελεύθερης επιφάνειας είναι σημαντική σε πολλούς τομείς, συμπεριλαμβανομένης της μηχανικής υγρών, της επιφανειακής χημείας και της επιστήμης των υλικών.
