Gazların yüzey gerilimi nedir
Yüzey gerilimi, sıvının gazla temas halinde olduğu yerde genişleyen elastik bir zarmış gibi davranarak görünen bir sıvının yüzeyinin ince elastik bir levha olarak, bu terim sadece sıvının yüzeyi bir gazla (hava gibi) temas halindeyken, yüzey iki sıvı arasında ise (örneğin Su ve yağ), buna “arayüz gerilimi” denir.
Bu fenomen, sıvı ve sabun kabarcıklarının küçük damlacıklarının neredeyse küresel şeklinde gözlemlenebilir, burada bahsettiğimiz çekici kuvvetler elektrostatik kuvvetlerden kaynaklanmaktadır, genellikle, sıvı gazın yüzeyindeki bu kohezyondan bahsediyoruz; Katı sıvı veya sıvı sıvı olmadığını unutmayın.
Temel olarak, eğer bir gazsa, o zaman yüzey gerilimi yoktur, yüzey gerilimi moleküller arasındaki sürekli çekim kuvvetlerinden kaynaklanır, gazlar, moleküller arasındaki tam kuvvet eksikliği ile tanımlanır, en azından ideal durumda, ideal olmayan koşullar altında bile, mevcut çekici kuvvetler Uzun ömürlü değildirler ve yüzey gerilimine benzer bir şeye yol açmazlar.
İki gerçekten tabakalı gazınız varsa, bunların karışmasının önündeki tek engel, daha hafif gaza yer açmak için ağır gazı daha yüksek bir seviyeye kaldırma ihtiyacıdır, çünkü yüzey gerilimi iki asimetrik yüzey arasında var olan bir tür kuvvettir, yüzey özellikleri malzemenin iç kısmı çevrelendiği için malzemenin hacminden farklıdır. Benzer parçacıklarla. Bu nedenle, iki farklı parçacık türü arasındaki asimetrik kuvvet, yüzey geriliminden sorumludur ve yüzey gerilimi, sıcaklık ve sıvı türünü etkileyen en önemli faktörler arasındadır.
Yüzey gerilimi genellikle dines / cm cinsinden ölçülür, dinar cinsinden 1 cm uzunluğundaki bir filmi eşit olarak kırmak için gereken kuvvet, santimetre kare başına ergs cinsinden yüzey enerjisi olarak ifade edilebilir, 20 ° C’de su, 22.3’e kıyasla 72.8 dyne / cm’lik bir yüzey gerilimine sahiptir. Etil alkol için ve civa için 465. [1]
Yüzey gerilimi birimleri
Yüzey gerilimi, bir yüzey üzerindeki sıvı moleküller arasındaki kohezyon kuvvetlerinin bir ölçüsüdür. Yüzey gerilimi ve moleküler yapının ilişkili olduğu fiziksel olarak açıktır, ancak hiçbir niceliksel gözlem elde edilmemiştir.115 Geleneksel IL’lerin yüzey gerilimi, ortam sıcaklığında 25.2 ila 59.8 mN / m arasında değişir, yüzey gerilimi iki fazı ayıran bir zar gibi davranır.
Yüzey gerilimi, birim uzunluk başına kuvvet birimi veya birim alan başına enerji (örneğin, N / m veya J / m2) olarak ifade edilir, her ikisi de eşdeğerdir, ancak birim alan başına enerji söz konusu olduğunda, insanlar “yüzey enerjisi” terimini kullanırlar. Katılar kadar sıvılar için de geçerli olması açısından daha genel bir terim.
Yüzey gerilimi uygulamaları
Yüzey gerilimi, bir sıvının yüzeyinin mümkün olan en az yüzey alanını elde etmesine neden olan elastik eğilimidir ve bu fenomenden sıvı moleküller arasındaki kohezyon kuvvetleri sorumludur.Yüzey geriliminin öne çıkan uygulamalarından bazıları şunlardır:
- Suyun yüzey geriliminden dolayı su üzerine yerleştirilen iğnenin yüzmesi sağlanabilir.
- Sıcak su, ısıtma yüzey alanını artırdığı ve yüzey gerilimini azalttığı için yıkama amaçlı kullanılır.
- Sivrisinek yumurtaları, içlerindeki yüzey gerilimi nedeniyle su üzerinde yüzebilir.
- Diş macunu, yüzey gerilimini azaltan ve ağızda serbestçe yayılmasına yardımcı olan bir sabun içerir.
- Yüzey gerilimi, suyun kanopinin gözeneklerinden geçmesini engeller.
- Dettol gibi dezenfektanların yüzey gerilimi düşük olduğundan daha hızlı yayılırlar.
Yüzey geriliminin faydası
- Yüzey gerilimi, sıvıların (su gibi) “bükülme” ve bez ve kağıt havlu ve tuvalet kağıdı gibi şeylere emilme eğilimi olan kılcal damarların duyarlılığından ve mikrotüplerde yer çekimine karşı tırmanmasından sorumludur.
- Suyun yüzey gerilimi çok daha düşük olsaydı, hiçbir şey tepeye çıkmazdı, en küçük parçacıklar bile ekosistemin çökmesine neden olacak şekilde dibe batardı, dahası sıvı halde su olmazdı çünkü basitçe atmosfere buharlaşırdı.
- Yüzey gerilimi, birçok endüstriyel işlemde önemli bir faktördür:
- Ürün geliştirme : Yüzey ve arayüz gerilimi, yüzey gerilimi ölçümü ile ürün kalitesinin geliştirilmesinde ve iyileştirilmesinde önemli bir rol oynar.
- Geliştirilmiş deterjan Deterjan formülü, daha düşük sıcaklıklara bağlı olarak yüzey gerilimi miktarını azaltarak özelliklerini iyileştirmek için geliştirilmiştir.
- Boyalar : Duvar yüzeylerine iyi yapışacak şekilde tasarlanmıştır.
- eczacılığa ait Gücü artırmak için ilaçlar geliştirilmiştir. [2]
Yüzey gerilimi olgusunun yorumlanması
Sıvı partiküller arasındaki kohezyon kuvvetleri yüzey gerilimi olgusundan sorumludur, yüzeydeki moleküller her tarafta diğer benzer partikülleri içermez ve bu nedenle doğrudan yüzeyde kendilerine bağlanan moleküller ile daha güçlü tutunurlar. Bu yüzeysel bir “film” oluşturur ve bir nesneyi yüzey boyunca hareket ettirmeyi tamamen suya batırıldığında olduğundan daha zor hale getirir.
Van der Waals kuvvetleri gibi farklı moleküler kuvvetler, sıvı parçacıkları yüzey boyunca birlikte çeker, parçacıklar sıvının geri kalanına doğru çekilir, yüzey gerilimi (Yunanca değişken gama kullanılarak gösterilir), yüzey kuvvetinin F’nin etki ettiği uzunluk d’ye oranı olarak tanımlanır. Gama = F / d uzunluğu boyunca kuvvet ve en önemli faydaları arasında:
- Yüzey gerilimi, sıvı bir yüzeyin temel bir özelliğidir.
- Hava ve akışkan yüzeylerinin eğriliğinden yüzey gerilimi sorumludur.
- Yüzey gerilimi, bazı katı cisimlerin bir sıvının yüzeyinde “yüzebilmesinden” sorumludur.
- İki karışmayan sıvı arasındaki ara yüzün şeklinden yüzey gerilimi sorumludur. [3]
Yüzey gerilimi örnekleri
Yüzey gerilimi, sıvı yüzeylerinin mümkün olan en düşük yüzey alanına küçülme eğilimidir, bir yüzey gerilimi örneği:
Su damlaları : Su damlalığı kullanıldığında, su sabit bir akımda akmaz, aksine bir dizi damla halinde akar, damlaların şekli suyun yüzey geriliminden kaynaklanır, suyun yüzey gerilimi su ile kabarcıklar oluşturmak için gerekli duvar gerilimini sağlar, duvar gerilimini azaltma eğilimi Bu, kabarcıkları küresel şekillere çeker, Yüzey gerilimi, sıvı damlacıklarının şeklinden sorumludur, ancak kolaylıkla deforme olsalar da, su damlacıkları, yüzey tabakasının kohezyon kuvvetleri tarafından küresel bir şekle çekilme eğilimindedir.
Böcekler su üzerinde yürür Su patencisi gibi küçük böcekler, ağırlıkları yüzeye nüfuz etmek için yetersiz olduğu için suda yürüyebilirler.
Yüzer iğne: Dikkatlice yerleştirilmiş küçük bir iğne su gibi yoğun olsa da su yüzeyinde yüzdürmek için yapılabilir, yüzey gerilimi gevşetmek için hareket ettirilirse iğne hızla batar.
Çadır malzemeleri : Suyun yüzey gerilimi ince dokunmuş malzemedeki gözenekleri tıkayacağından bir dereceye kadar yağmur direnci. Ancak çadır malzemesine parmağınızla dokunursanız yüzey gerilimini kırarsınız ve üzerine yağmur yağar.
Yüzey gerilimi dezenfektanlarıAntiseptikler genellikle düşük yüzey gerilimine sahip solüsyonlardır, bu onların bakterilerin hücre duvarlarına yayılmasına ve onları etkisiz hale getirmesine izin verir.
Sabunlar ve deterjanlar: Gözeneklere ve kirli alanlara kolayca sızması için suyun yüzey gerilimini azaltarak giysilerin temizlenmesine yardımcı olur.
Soğuk suyla yıkama: Yıkama için sıcak su kullanılmasının temel nedeni yıkama yüzey geriliminin daha düşük olması ve daha iyi bir ıslatma faktörü olmasıdır, ancak deterjan yüzey gerilimini düşürürse ısıtma gereksiz olabilir. [4]