Napięcie powierzchniowe a energia powierzchniowa
Napięcie powierzchniowe i energia powierzchniowa to dwa bardzo ważne pojęcia omawiane w fizyce. Pojęcia dotyczące napięcia powierzchniowego i energii powierzchniowej są szeroko stosowane w takich dziedzinach, jak mechanika płynów, dynamika płynów, aerodynamika i wiele innych. Napięcie powierzchniowe to międzycząsteczkowa siła netto działająca na powierzchniowe cząsteczki cieczy. Energia powierzchniowa jest odpowiednią energią tych wiązań. W tym artykule omówimy, czym jest napięcie powierzchniowe i energia powierzchniowa, ich zastosowania, definicje napięcia powierzchniowego i energii powierzchniowej, ich podobieństwa, a na koniec omówimy różnicę między napięciem powierzchniowym a energią powierzchniową.
Napięcie powierzchniowe
Rozważ jednorodną ciecz. Każda cząsteczka w środkowych częściach cieczy ma dokładnie taką samą siłę, która ciągnie ją na wszystkie strony. Otaczające cząsteczki równomiernie ciągną centralną cząsteczkę w każdym kierunku. Rozważmy teraz cząsteczkę powierzchniową. Ma tylko siły działające na niego w kierunku cieczy. Siły adhezji powietrze-ciecz nie są nawet tak duże jak siły kohezji ciecz-ciecz. Tak więc cząsteczki powierzchniowe są przyciągane do środka cieczy, tworząc upakowaną warstwę cząsteczek. Ta powierzchniowa warstwa cząsteczek działa jak cienki film na cieczy.
Jeśli weźmiemy przykład z życia noszącego wodę, używa on cienkiej warstwy do umieszczenia się na powierzchni wody. Ślizga się po tej powierzchniowej warstwie. Gdyby nie ta warstwa wierzchnia, natychmiast utonąłby.
Napięcie powierzchniowe definiuje się jako siłę równoległą do powierzchni prostopadłą do linii o jednostkowej długości 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 występujące między dwoma niemieszającymi się ze sobą płynami nazywane jest napięciem międzyfazowym.
Energia powierzchniowa
Energia powierzchniowa i napięcie powierzchniowe to dwa powiązane ze sobą 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.
Energię powierzchniową można zdefiniować jako różnicę energii między masą materiału a powierzchnią materiału. Energię powierzchniową definiuje się jako energię powierzchniową na jednostkę powierzchni. Energia powierzchniowa na jednostkę powierzchni jest identyczna ze zmierzonym napięciem powierzchniowym. Jednostki energii powierzchniowej to Jm -2. Kiedy energia powierzchniowa jest dostarczana przez zewnętrzne źródło, mówi się, że ciecz bulgocze.
Napięcie powierzchniowe a energia powierzchniowa
