Εφαρμογή επιφανειακής τάσης

Εισαγωγή

Τα μόρια του νερού πρέπει να κρέμονται διαφορετικά. Αυτή η συνέπεια είναι ένας πιο ισχυρός δεσμός από τους μοριακούς δεσμούς που βρίσκονται σε επαφή μεταξύ τους και σχηματίζουν ένα στρώμα από ισχυρά συνδεδεμένο νερό. Αυτό το επιφανειακό στρώμα (που συγκρατείται συλλογικά μέσω επιφανειακής τάσης) δημιουργεί ένα εκτεταμένο φράγμα μεταξύ του περιβάλλοντος και του νερού. Εκτός από τον υδράργυρο, το νερό έχει την καλύτερη επιφανειακή τάση από οποιοδήποτε άλλο υγρό.

Επιφανειακή τάση σε μοριακό βαθμό 

Στο πλαίσιο ενός υγρού, όλες οι δυνάμεις των παρακείμενων μορίων ακυρώνουν κάθε διαφορετική δύναμη, έτσι τα μόρια δεν έχουν πλέον την εσωτερική πίεση. Ωστόσο, επειδή δεν υπάρχει βαρυτική πίεση από πάνω, το υγρό πάτωμα ασκεί πίεση προς τα μέσα στο μόριο. Αυτή η πίεση είναι ο λόγος για τον οποίο τα μόρια στην επιφάνεια καταλήγουν να τεντώνονται και να σπάνε. Ως αποτέλεσμα, το δάπεδο τεντώνεται, επομένως ονομάζεται "επιφανειακή τάση".

Λόγω της επιφανειακής τάσης, ένα μικρό αντικείμενο «επιπλέει» στο πάτωμα ενός υγρού, εκτός από το ότι θα μπορούσε να καταστρέψει μέσω του κορυφαίου στρώματος των μορίων του νερού και να το μειώσει. Όταν ένα αντικείμενο βρίσκεται στην επιφάνεια ενός υγρού, η επιφάνεια κάτω από την τάση συμπεριφέρεται σαν ένα ελαστικό φιλμ.

Εφαρμογή διεπιφανειακής τάσης

Η επιφανειακή και η διεπιφανειακή τάση αντιπροσωπεύονται συνήθως με το σύμβολο σ και μετρώνται ως δυνάμεις ανά μονάδα μήκους. Η μονάδα SI του είναι το newton/meter (N / m), που αντιστοιχεί στη συχνά χρησιμοποιούμενη μονάδα cgs, dyne/cm (dynes/cm).

Για να κατανοήσουμε την προέλευση της επιφανειακής τάσης και την εφαρμογή της διεπιφανειακής τάσης, πρέπει να κατανοήσουμε δύο ακόμη όρους:Συνοχή και πρόσφυση.

Η συνοχή είναι μια αλληλεπίδραση μεταξύ παρόμοιων μορίων. Η συνοχή είναι μια ελκτική διαμοριακή δύναμη μεταξύ των μορίων που είναι παρόμοια μεταξύ τους. Η συνοχή προκαλεί ένα υγρό να αντιστέκεται στον διαχωρισμό. Η δύναμη συνοχής μεταξύ των μορίων είναι η αιτία της επιφανειακής τάσης. Μια άλλη αιτία είναι η ανισορροπία αυτών των δυνάμεων επειδή λιγότερα μόρια βρίσκονται δίπλα στην επιφάνεια των στερεών σε σύγκριση με τα υγρά.

Η δύναμη συνοχής σε ένα στερεό είναι τόσο ισχυρή που δεν προσκολλάται στο υλικό με το οποίο έρχεται σε επαφή. Από την άλλη πλευρά, υγρά όπως το νερό έχουν επίσης συγκολλητική ισχύ που αλληλεπιδρά με άλλα υγρά και στερεά.

Η προσκόλληση είναι μια αλληλεπίδραση μεταξύ διαφορετικών μορίων. Οι συγκολλητικές δυνάμεις δημιουργούνται από τις δυνάμεις που ασκούνται μεταξύ των δύο σανίδων, όπως μηχανικές και ηλεκτροστατικές δυνάμεις. Η συγκολλητικότητα παίζει ρόλο όταν δύο μη αναμίξιμα υγρά έρχονται σε επαφή. Η πρόσφυση είναι επίσης σημαντική όταν ένα υγρό έρχεται σε επαφή με ένα στερεό.

Σε πολλές βιομηχανικές εφαρμογές, τόσο η επιφανειακή τάση όσο και η διεπιφανειακή τάση είναι σημαντικές. Η επιφανειακή τάση μετράται, για παράδειγμα, όταν πρέπει να προσδιοριστεί η κρίσιμη συγκέντρωση μικκυλίου. Από την άλλη πλευρά, η διεπιφανειακή τάση είναι μια σημαντική παράμετρος για τη σταθερότητα του γαλακτώματος.

Επιφανειακή τάση και εφαρμογή της

• Μια σταγόνα γραφειοκρατίας αίματος, μια καμπούρα σε ένα οριζόντιο γυαλί, σταγόνες βροχής που κολλάνε από κλαδιά και φύλλα δέντρων είναι όλα εφαρμογές επιφανειακής τάσης.
• Το νερό που στάζει από μια βρύση που στάζει θα πέσει ως σχεδόν στρογγυλά σταγονίδια λόγω της επιφανειακής τάσης.
• Οι σαπουνόφουσκες που εκτοξεύονται στον αέρα έχουν σχεδόν στρογγυλό σχήμα λόγω επιφανειακής τάσης.

Στις παραπάνω παρατηρήσεις, το σταγονίδιο συμπεριφέρεται σαν ένα μικρό μπαλόνι γεμάτο με υγρό και η επιφάνεια του υγρού συμπεριφέρεται ως ελαστική μεμβράνη τεντωμένη κάτω από την τάση. Η πίεση εφελκυσμού που προκαλεί αυτή την τάση δρα παράλληλα με το δάπεδο λόγω της ελκυστικής ενδομοριακής πίεσης του υγρού. Η σημασία αυτής της πίεσης σύμφωνα με τη μοναδιαία περίοδο είναι γνωστή ως επιφανειακή τάση.

Η επιφανειακή τάση είναι 0,073 N / m για το νερό που περιβάλλεται από τη βοήθεια του οικοσυστήματος και 0,440 N / m για τον υδράργυρο. Η επιφανειακή τάση του υδραργύρου είναι αρκετά μεγάλη ώστε τα σταγονίδια υδραργύρου να σχηματίσουν μια σχεδόν στρογγυλή σφαίρα και μπορεί να κυλήσουν σαν μια ισχυρή σφαίρα σε μια εύκολη επιφάνεια.

Πρακτική χρήση:Η επιφανειακή τάση και η εφαρμογή των υλικών μπορεί να εναλλάσσονται κυρίως λόγω ακαθαρσιών. Επομένως, ορισμένες χημικές ουσίες, γνωστές ως επιφανειοδραστικές ουσίες, μπορούν να έρθουν στο υγρό για να μειώσουν την επιφανειακή τάση του υγρού. Τα σαπούνια και τα απορρυπαντικά, για παράδειγμα, μειώνουν την επιφανειακή τάση του νερού και διεισδύουν σε μικρά ανοίγματα μεταξύ των ινών, λαμβάνοντας υπόψη το ισχυρότερο πλύσιμο.

Δηλώστε την εφαρμογή της επιφανειακής τάσης

Η εφαρμογή της επιφανειακής τάσης είναι η παρακάτω:

Καθημερινή ζωή: 

1. α) Τα μικρά έντομα μαζί με τους δρομείς νερού μπορούν να κάνουν βόλτες στην επιφάνεια του νερού, επειδή μπορεί να είναι τόσο ήπια που δεν μπορούν να εισβάλουν στο νερό.
2. β) Τα απολυμαντικά είναι συχνά απαντήσεις χαμηλής επιφανειακής τάσης που μπορούν να ρέουν στο νερό και να ξεδιπλωθούν στα κύτταρα για καταστροφή ενώ χρησιμοποιούνται στο χωράφι.
3. γ) Τα σαπούνια και τα απορρυπαντικά λειτουργούν με την ιδέα της επιφανειακής τάσης. Μειώνει την επιφανειακή τάση του νερού, έτσι ώστε το καθαριστικό σαπούνι και το απορρυπαντικό να απορροφώνται εύκολα από τους πόρους και τις τρύπες.
4. δ) Οι φυσαλίδες νερού είναι σφαιρικές λόγω του γεγονότος ότι η επιφανειακή τάση του νερού παρουσιάζει την τάση για να σχηματιστούν φυσαλίδες με νερό και η επιφανειακή τάση ελαχιστοποιεί τις φυσαλίδες σε στρογγυλό σχήμα.

Η θέση της επιφανειακής τάσης στην ανθρώπινη υγεία

Οι αλλαγές στην επιφανειακή τάση σε οργανικά φαινόμενα μπορούν να καθορίσουν πολλές ασθένειες του ανθρώπινου σώματος.

Βιομηχανικές εφαρμογές

Η επιφανειακή τάση είναι ζωτικό στοιχείο στις εμπορικές διαδικασίες. Σε όλες τις εμπορικές εταιρείες, ο κλάδος Ε ​​&Α κάνει χρήση του φαινομένου της επιφανειακής τάσης για να ενισχύσει την εξαιρετικότητα των προϊόντων. Πολλές λειτουργίες χρησιμοποιούνται για τη βελτίωση της εξαιρετικής ποιότητας του προϊόντος, συμπεριλαμβανομένου του συστήματος των απορρυπαντικών.

Οι συνθέσεις απορρυπαντικών μπορεί να ενισχύσουν τις κατοικίες καθαρισμού με μεγαλύτερες οργανικές επιφανειοδραστικές ουσίες σε χαμηλές θερμοκρασίες. Η επιφανειακή τάση είναι επίσης ζωτικής σημασίας για τον χαρακτηρισμό τροφίμων, φαρμακευτικών προϊόντων και προϊόντων συσκευασίας.

Συμπέρασμα

Η επιφανειακή τάση είναι μια υγρή ιδιότητα που έρχεται σε επαφή με την αέρια φάση (συνήθως αέρα).