Fő különbség – felületi feszültség és kapilláris hatás
A felületi feszültség és a kapilláris hatás a folyékony anyagok fizikai tulajdonságai. Ezek a folyadékok makroszkopikus tulajdonságai. A fő különbség a felületi feszültség és a kapilláris hatás között az, hogy a felületi feszültséget a folyadék bizonyos hosszára kifejtett erőként mérjük, amelyet az N/m egység (Newton per méter) ad meg, míg a kapilláris hatást a folyadékoszlop magasságaként mérjük. amelyet felfelé húzunk, az m (méter) mértékegység által adott gravitációval szemben.
Mi az a felületi feszültség?
A felületi feszültség olyan jelenség, amelyben a folyadék felülete, ahol a folyadék érintkezik a gázzal, vékony rugalmas lapként működik. A felületi feszültség kifejezést csak akkor használjuk, ha a folyadék gázzal érintkezik (pl. normál légkörbe nyitva). Az „interfész feszültség” kifejezés a két folyadék közötti rétegre használatos.
A különböző kémiai fajok közötti vonzerő hatására a folyékony molekulák egyesülnek. A folyadék felszínén lévő folyékony molekulákat a folyadék közepén lévő molekulák vonzzák. Ez a kohézió egy fajtája. De a folyékony molekulák és a levegő molekulák közötti vonzás (vagy a tapadó erők) elhanyagolható. Ezért ez a folyékony molekulák felületi rétege rugalmas membránként működik. A folyékony molekulák felületi rétege feszültség alatt van, mivel nincs elegendő vonzási erő a rájuk ható kohéziós erők kiegyensúlyozására, ezért ezt az állapotot felületi feszültségnek nevezzük.
01. ábra: A folyadék felszínén lévő folyékony molekulák vonzási erői
Képlet a felületi feszültség kiszámításához
Felületi feszültség (γ)=F/d
Itt F a felületi erő, d pedig az a hossz, amelyen a felületi erő hat. Ezért a felületi feszültség mérését az N/m (Newton per méter) mértékegység adja. Ez a felületi feszültség mérésének SI mértékegysége.
Mi az a kapilláris akció?
A kapilláris hatás a folyadék azon képessége, hogy szűk helyeken áramoljon külső erők, például a gravitáció segítsége nélkül vagy azokkal szemben. Megfigyelhető, hogy a folyadék egy kapilláris csövön keresztül felfelé szívódik.
A kapilláris hatás a folyékony molekulák és a kapilláriscső felülete közötti intermolekuláris erők miatt következik be. Ezért a tapadási erők miatt következik be. Ha a cső átmérője kellően kicsi, a folyadék a csövön keresztül felemelkedik a tapadó és a kohéziós erők hatására. A kohéziós erők (a hasonló molekulák közötti vonzási erők) hatására a molekulák felfelé húzódnak.
Ha egy kapilláris csövet folyadékba helyeznek, meniszkusz képződik a cső szélén. Ezután a folyadékmolekulák és a cső fala közötti adhéziós erők hatására a folyadék felhúzódik, amíg az arra a folyadékmennyiségre ható gravitációs erő elegendő a tapadóerő leküzdéséhez. Ezután a folyadékmolekulák felhúzódnak a kohézió miatt.
02. ábra: Kapilláris hatás – modell
A kapilláris hatás gyakori a növények között. A xylem edények olyan kapilláris csövek, amelyek felfelé képesek felszívni a vizet az oldott tápanyagokkal. Ez kielégíti a nagy növények ágai és levelei által igényelt víz- és tápanyagigényt.
Mi a kapcsolat a felületi feszültség és a kapilláris hatás között?
A kapilláris hatás folyadékoszlopot hoz létre a kapilláriscsőben. A folyadékoszlop magassága az alábbi egyenlettel határozható meg.
Képlet a folyadékoszlop magasságának kiszámításához
h=2γcosθ / ρgr
Ebben,
- h a folyadékoszlop magassága,
- γ a folyadék felületi feszültsége (mértékegysége N/m),
- θ a folyadék és a cső fala közötti érintkezési szög,
- ρ a folyadék sűrűsége, g a gravitációs gyorsulás (mértékegysége Kg/m3),
- r a cső sugara (m).
Mi a különbség a felületi feszültség és a kapilláris hatás között?
Felületi feszültség vs kapilláris akció |
|
| A felületi feszültség olyan jelenség, amelyben a folyadék felülete, ahol a folyadék érintkezik a gázzal, vékony rugalmas lemezként működik. | A kapilláris hatás a folyadék azon képessége, hogy szűk helyeken áramoljon külső erők, például a gravitáció segítsége nélkül, vagy akár velük szemben. |
| Elmélet | |
| A felületi feszültség a levegőnek kitett folyadék felületére ható erő. | A kapilláris hatás egy folyadék áramlása külső erővel szemben minden segítség nélkül. |
| Mérés | |
| A felületi feszültséget a folyadék egy bizonyos hosszára kifejtett erőként mérjük, amelyet az N/m egység (Newton per méter) ad meg. | A kapilláris hatást a folyadékoszlop magasságaként mérjük, amely felfelé húzódik, az m egység (méter) gravitációjával szemben. |
Összefoglaló – Felületi feszültség és kapilláris hatás
A felületi feszültség és a kapilláris hatás a folyadékok mikroszkopikus tulajdonságainak két típusa. A felületi feszültség és a kapilláris hatás közötti különbség az, hogy a felületi feszültséget a folyadék egy bizonyos hosszára kifejtett erőként mérjük, amelyet az N/m (Newton per méter) mértékegységben adunk meg, míg a kapilláris hatást a folyadékoszlop magasságában mérjük. felfelé van húzva, az m (méter) mértékegység által megadott gravitációval szemben.
