Napięcie powierzchniowe a energia powierzchniowa
Napięcie powierzchniowe i energia powierzchniowa to dwa bardzo ważne pojęcia omawiane w fizyce. Koncepcje napięcia powierzchniowego i energii powierzchniowej są szeroko stosowane w takich dziedzinach, jak mechanika płynów, dynamika płynów, aerodynamika i wiele innych dziedzin. Napięcie powierzchniowe to wypadkowa siła międzycząsteczkowa działająca na cząsteczki powierzchniowe cieczy. Energia powierzchniowa to odpowiednia energia tych wiązań. W tym artykule omówimy, czym jest napięcie powierzchniowe i energia powierzchniowa, ich zastosowania, definicje napięcia powierzchniowego i energii powierzchniowej, ich podobieństwa i wreszcie różnica między napięciem powierzchniowym a energią powierzchniową.
Napięcie powierzchniowe
Rozważ jednorodną ciecz. Każda cząsteczka w centralnych częściach cieczy ma dokładnie taką samą siłę ciągnącą ją w każdą stronę. Otaczające cząsteczki ciągną centralną cząsteczkę równomiernie w każdym kierunku. Rozważmy teraz cząsteczkę powierzchniową. Działa na nią tylko siła w kierunku cieczy. Siły adhezji powietrze-ciecz nie są nawet w przybliżeniu tak silne, jak siły kohezji ciecz-ciecz. Tak więc cząsteczki powierzchniowe są przyciągane w kierunku środka cieczy, tworząc upakowaną warstwę cząsteczek. Ta warstwa powierzchniowa cząsteczek działa jak cienka warstwa na płyn.
Jeżeli weźmiemy przykład łazika z prawdziwego życia, użyje on tej cienkiej warstwy do umieszczenia się na powierzchni wody. Ślizga się po tej warstwie powierzchniowej. Gdyby nie ta warstwa powierzchniowa, utonęłaby natychmiast.
Napięcie powierzchniowe definiuje się jako siłę równoległą do powierzchni prostopadłą do linii długości jednostkowej narysowanej na powierzchni. Jednostkami napięcia powierzchniowego są Nm-1 Napięcie powierzchniowe jest również definiowane jako energia na jednostkę powierzchni. Daje to również nowe jednostki napięcia powierzchniowego Jm-2 Napięcie powierzchniowe, które występuje pomiędzy dwoma nie mieszającymi się płynami, jest znane jako napięcie międzyfazowe.
Energia powierzchniowa
Energia powierzchniowa i napięcie powierzchniowe to dwa wzajemnie powiązane pojęcia. Cząsteczki na powierzchni cieczy są upakowane z powodu niezrównoważonych sił międzycząsteczkowych niż cząsteczki w środku. Oznacza to, że na powierzchni cieczy występuje wysoka gęstość energii.
Energia powierzchniowa może być zdefiniowana jako różnica energii między masą materiału a powierzchnią materiału. Energia powierzchniowa jest definiowana jako energia powierzchniowa na jednostkę powierzchni. Energia powierzchniowa na jednostkę powierzchni jest identyczna ze zmierzonym napięciem powierzchniowym. Jednostkami energii powierzchniowej są Jm-2 Gdy energia powierzchniowa jest dostarczana przez zewnętrzne źródło, mówi się, że ciecz bulgocze.
Napięcie powierzchniowe a energia powierzchniowa
