Kluczowa różnica między kohezją a napięciem powierzchniowym polega na tym, że kohezja opisuje siły międzycząsteczkowe występujące między identycznymi cząsteczkami, podczas gdy napięcie powierzchniowe opisuje elastyczność powierzchni cieczy.
Napięcie powierzchniowe jest właściwością cieczy, która powstaje w wyniku sił kohezji między identycznymi cząsteczkami cieczy. Kohezję można opisać jako agregację podobnych cząsteczek z powodu międzycząsteczkowych sił przyciągania między nimi.
Co to jest spójność?
Kohezja to rodzaj siły międzycząsteczkowej, która występuje między dwiema identycznymi cząsteczkami. Na przykład oddziaływanie między cząsteczkami wody można nazwać kohezją. Ta właściwość kohezji w wodzie umożliwia cząsteczkom wody przemieszczanie się ze stałą konsystencją (innymi słowy, ciągły przepływ jest utrzymywany przez siły kohezyjne). Co więcej, możemy wyjaśnić kształt kropli deszczu lub istnienie kropel wody zamiast pojedynczych cząsteczek, używając koncepcji kohezji.
Rysunek 01: Kształt kropli wody
Ponadto, zdolność do tworzenia wiązań wodorowych między cząsteczkami wody jest głównym powodem sił kohezji cząsteczek wody. Każda cząsteczka wody może tworzyć cztery wiązania wodorowe z innymi cząsteczkami wody; dlatego zbiór sił przyciągania jest znacznie silniejszy. Siły elektrostatyczne i siły Van der Waalsa między podobnymi cząsteczkami również powodują adhezję. Jednak przyczepność spowodowana siłami Van der Waalsa jest nieco słabsza.
Co to jest napięcie powierzchniowe?
Napięcie powierzchniowe to zjawisko, w którym powierzchnia cieczy w kontakcie z gazem zachowuje się jak cienki elastyczny arkusz. Termin ten jest przydatny tylko wtedy, gdy ciecz ma kontakt z gazem (np. po otwarciu do normalnej atmosfery). Z drugiej strony termin „napięcie międzyfazowe” jest ważne dla warstwy między dwoma płynami.
Rysunek 02: Niektóre małe owady mogą chodzić po powierzchni wody z powodu napięcia powierzchniowego
Co więcej, siły przyciągania między różnymi gatunkami chemicznymi powodują, że cząsteczki cieczy łączą się ze sobą. Tutaj cząsteczki cieczy na powierzchni cieczy są przyciągane przez cząsteczki znajdujące się w środku cieczy. Dlatego jest to rodzaj spójności. Jednak przyciąganie między cząsteczkami cieczy a cząsteczkami gazu w kontakcie z cieczą (lub siły adhezji) jest znikome. Dzięki temu ta warstwa powierzchniowa cząsteczek cieczy może działać jak elastyczna membrana. Ta warstwa powierzchniowa cząsteczek cieczy jest pod napięciem, ponieważ nie ma wystarczających sił przyciągania, aby zrównoważyć działające na nie siły kohezyjne; dlatego stan ten nazywa się napięciem powierzchniowym.
Wzór obliczania napięcia powierzchniowego:
Napięcie powierzchniowe (γ)=F/d
W powyższym wzorze F jest siłą powierzchniową, a d jest długością, na której działa siła powierzchniowa. Dlatego pomiar napięcia powierzchniowego podawany jest w jednostce N/m (Newton na metr). Jest to jednostka SI służąca do pomiaru napięcia powierzchniowego.
Jaka jest różnica między spójnością a napięciem powierzchniowym?
Kluczowa różnica między kohezją a napięciem powierzchniowym polega na tym, że kohezja opisuje siły międzycząsteczkowe występujące między identycznymi cząsteczkami, podczas gdy napięcie powierzchniowe opisuje właściwość sprężystości powierzchni cieczy. Krótko mówiąc, napięcie powierzchniowe można zaobserwować dzięki kohezji.
Poniższa infografika podsumowuje różnicę między spójnością a napięciem powierzchniowym.
Podsumowanie – Spójność a napięcie powierzchniowe
Napięcie powierzchniowe można zaobserwować dzięki spójności. Kluczową różnicą między kohezją a napięciem powierzchniowym jest to, że kohezja opisuje siły międzycząsteczkowe występujące między identycznymi cząsteczkami, podczas gdy napięcie powierzchniowe opisuje właściwość sprężystości powierzchni cieczy.
