تويت
التعريف الفيزيائي للتوتر السطحي:
يرمز للتوتر السطحي بالرمز σ, γ أو T، ويعرّف بأنه القوة المؤثرة عموديّا على طول خط عمل وحدة القوى عندما تكون هذه القوة موازية للسطح. ويقاس التوتر السطحي بوحدات نيوتن لكل متر(N•m-1) ، أو داين لكل سنتيميتر. وبالنسبة للديناميكا الحرارية يعرف التوتر السطحي على انه الشغل المبذول لوحدة المساحات.
التوتر السطحي:
التوتر السطحي هو ذلك التأثير الذي يجعل الطبقة السطحيّة لأي سائل تتصرف كورقة مرنة. ذلك التأثير الذي يسمح للحشرات بالسير على الماء ، والأشياء المعدنية الصغيرة كالإبر، أو أجزاء ورق القصدير من الطفو على الماء ، وهوالمسبب أيضا للخاصيّة الشعريّة. وهناك التوتر الواجهي هو اسم لنفس التأثير عندما يحدث بين سائلين.
سبب التوتر السطحي:
يحدث التوتر السطحي بسبب التجاذب بين جزيئات السائل بواسطة التغير في قوى الجزيئات الداخليّة. في معظم السائل كل جزيء يسحب بالتساوي في جميع الإتجاهات بواسطة جزيئات السائل المجاورة ، ومحصّلة هذه القوى صفر. عند سطح السائل تسحب الجزيئات بواسطة الجزيئات الأخرى الأعمق في السائل ولكن ليست الجاذبية كجاذبية الجزيئات المجاورة لها في الوسط من حيث الشدّة (تكون كضغط هواء أو سائل آخر). لذلك كل الجزيئات عند السطح تكون عرضة لقوى داخليّة من التجاذب الجزيئي الذي من الممكن أن يكون متَّزن فقط مع مقاومة السائل للضغط. ولذلك يعصر السائل نفسه حتى يشغل أقل مساحة سطح ممكنة.
وهناك تفسير آخر لهذه الظاهرة وهو أنّ طاقة الجزيء المتّصل مع جاره أقل من طاقة الجزيء الغير متّصل مع جاره. وكل الجزيئات الدّاخليّة تمتلك ما يجب امتلاكه من الجيران. ولكن جيران جزيئات السطح أقل عدداً من جيران الجزيئات الداخليّة ، ولذا هي في حالة طاقة عالية. ولكي يقلل السائل من حالة طاقته لا بد أن يقلل عدد جزيئات سطحه ، ولذا يقلل من مساحة سطحه.
التوتر السطحي في الحياة اليومية:
بعض الأمثلة للتوتر السطحي المشاهد في المياه العاديّة:
خرز ماء المطر على مصباح سيّارة. بسبب أن الماء لا يتماسك مع الشّمع ، أي أن التوتر السطحي يمنع قطرات الماء من الإنتشار على سطح الشمع.
شكل القطرات يحدث عندما تتمدّد كتلة من سائل. الرسم المتحرك يظهر تماسك كتلة اكتساب الماء في الحنفيّة حتى يتمدّد إلى نقطة لا يستطيع التوتر السطحي التماسك أطول من ذلك بالحنفيّة. بعد ذلك تنفصل ويجعل التوتر السطحي القطرة على شكل كرة. في حالة خروج خطّ من الماء من الحنفيّة ، فإنّه سيتكسر إلى قطرات أثناء سقوطه. هذا بسبب الجاذبيّة الأرضيّة تمدد خطّ الماء ، والتوتُّر السطحي بعد ذلك يكورها إلى كرات.
الفقّاعات مساحات سطح كبيرة جدّا لكتل صغيرة جدّا. والفقّاعات لا يمكن أن تتكون من الماء الخالص ، لأن الماء له توتر سطحي كبير جدا ، ولكن باستخدام منشّطات السطوح ( المواد التي تقلل من التوتر السطحي) يمكن تقليل التوتر السطحي إلى أكثر من عشرة أضعاف ، مما يجعلها من السّهل أن تزيد مساحة سطحها.
الغرويّات نوع من المحاليل التي يكون فيها التوتر السطحي مهم.لا يمتزج الزيت تلقائيّا مع الماء ، ولكن في وجود منشّطات السطوح يمكن تقليل التوتر السطحي بالقدر الذي يسمح بتكوين قطيرات صغيرة من الزيت في معظم الماء.
من منا لم يسأل نفسه لماذا قطرة الماء تبقى معلقة في صنبور الماء لبعض الوقت ?
و لماذا تميل السوائل لجعل سطوحها شبه كروية ?
أيضاً لم تكون بعض الحشرات قادرة أن تمشي على سطح الماء?
و كيف بإمكاننا جعل إبرة فولاذية جافة قادرة أن تطفو على سطح الماء إذا وضعت بعناية ?.
إن سبب هذه الظواهر هو الظاهرة السطحية للسوائل التي تعرف باسم التوتر السطحي
تربط بين جزيئات المادة المتجانسة قوى تسمى قوى الجذب الجزيئية ( قوى التماسك ) تعمل على تماسك جزيئات هذه المادة بعضها ببعض , إن قيمة هذه القوى في السوائل تكون أقل مما عليه في الأجسام الصلبة و هذا ما يفسر تغير شكل السائل بتغير الإناء الموجود فيه , بالإضافة على تلك القوى يوجد قوى تؤثر بين جزيئات السائل و جزيئات الأوساط الأخرى التي تلامسها سواء أكانت حالة تلك الأوساط صلبة أو سائلة أو غازية تدعى هذه القوى ب ( قوى التلاصق ) .
نتابع برد آخر بإذن الله
وشكرا
يرمز للتوتر السطحي بالرمز σ, γ أو T، ويعرّف بأنه القوة المؤثرة عموديّا على طول خط عمل وحدة القوى عندما تكون هذه القوة موازية للسطح. ويقاس التوتر السطحي بوحدات نيوتن لكل متر(N•m-1) ، أو داين لكل سنتيميتر. وبالنسبة للديناميكا الحرارية يعرف التوتر السطحي على انه الشغل المبذول لوحدة المساحات.
التوتر السطحي:
التوتر السطحي هو ذلك التأثير الذي يجعل الطبقة السطحيّة لأي سائل تتصرف كورقة مرنة. ذلك التأثير الذي يسمح للحشرات بالسير على الماء ، والأشياء المعدنية الصغيرة كالإبر، أو أجزاء ورق القصدير من الطفو على الماء ، وهوالمسبب أيضا للخاصيّة الشعريّة. وهناك التوتر الواجهي هو اسم لنفس التأثير عندما يحدث بين سائلين.
سبب التوتر السطحي:
يحدث التوتر السطحي بسبب التجاذب بين جزيئات السائل بواسطة التغير في قوى الجزيئات الداخليّة. في معظم السائل كل جزيء يسحب بالتساوي في جميع الإتجاهات بواسطة جزيئات السائل المجاورة ، ومحصّلة هذه القوى صفر. عند سطح السائل تسحب الجزيئات بواسطة الجزيئات الأخرى الأعمق في السائل ولكن ليست الجاذبية كجاذبية الجزيئات المجاورة لها في الوسط من حيث الشدّة (تكون كضغط هواء أو سائل آخر). لذلك كل الجزيئات عند السطح تكون عرضة لقوى داخليّة من التجاذب الجزيئي الذي من الممكن أن يكون متَّزن فقط مع مقاومة السائل للضغط. ولذلك يعصر السائل نفسه حتى يشغل أقل مساحة سطح ممكنة.
وهناك تفسير آخر لهذه الظاهرة وهو أنّ طاقة الجزيء المتّصل مع جاره أقل من طاقة الجزيء الغير متّصل مع جاره. وكل الجزيئات الدّاخليّة تمتلك ما يجب امتلاكه من الجيران. ولكن جيران جزيئات السطح أقل عدداً من جيران الجزيئات الداخليّة ، ولذا هي في حالة طاقة عالية. ولكي يقلل السائل من حالة طاقته لا بد أن يقلل عدد جزيئات سطحه ، ولذا يقلل من مساحة سطحه.
التوتر السطحي في الحياة اليومية:
بعض الأمثلة للتوتر السطحي المشاهد في المياه العاديّة:
خرز ماء المطر على مصباح سيّارة. بسبب أن الماء لا يتماسك مع الشّمع ، أي أن التوتر السطحي يمنع قطرات الماء من الإنتشار على سطح الشمع.
شكل القطرات يحدث عندما تتمدّد كتلة من سائل. الرسم المتحرك يظهر تماسك كتلة اكتساب الماء في الحنفيّة حتى يتمدّد إلى نقطة لا يستطيع التوتر السطحي التماسك أطول من ذلك بالحنفيّة. بعد ذلك تنفصل ويجعل التوتر السطحي القطرة على شكل كرة. في حالة خروج خطّ من الماء من الحنفيّة ، فإنّه سيتكسر إلى قطرات أثناء سقوطه. هذا بسبب الجاذبيّة الأرضيّة تمدد خطّ الماء ، والتوتُّر السطحي بعد ذلك يكورها إلى كرات.
الفقّاعات مساحات سطح كبيرة جدّا لكتل صغيرة جدّا. والفقّاعات لا يمكن أن تتكون من الماء الخالص ، لأن الماء له توتر سطحي كبير جدا ، ولكن باستخدام منشّطات السطوح ( المواد التي تقلل من التوتر السطحي) يمكن تقليل التوتر السطحي إلى أكثر من عشرة أضعاف ، مما يجعلها من السّهل أن تزيد مساحة سطحها.
الغرويّات نوع من المحاليل التي يكون فيها التوتر السطحي مهم.لا يمتزج الزيت تلقائيّا مع الماء ، ولكن في وجود منشّطات السطوح يمكن تقليل التوتر السطحي بالقدر الذي يسمح بتكوين قطيرات صغيرة من الزيت في معظم الماء.
من منا لم يسأل نفسه لماذا قطرة الماء تبقى معلقة في صنبور الماء لبعض الوقت ?
و لماذا تميل السوائل لجعل سطوحها شبه كروية ?
أيضاً لم تكون بعض الحشرات قادرة أن تمشي على سطح الماء?
و كيف بإمكاننا جعل إبرة فولاذية جافة قادرة أن تطفو على سطح الماء إذا وضعت بعناية ?.
إن سبب هذه الظواهر هو الظاهرة السطحية للسوائل التي تعرف باسم التوتر السطحي
تربط بين جزيئات المادة المتجانسة قوى تسمى قوى الجذب الجزيئية ( قوى التماسك ) تعمل على تماسك جزيئات هذه المادة بعضها ببعض , إن قيمة هذه القوى في السوائل تكون أقل مما عليه في الأجسام الصلبة و هذا ما يفسر تغير شكل السائل بتغير الإناء الموجود فيه , بالإضافة على تلك القوى يوجد قوى تؤثر بين جزيئات السائل و جزيئات الأوساط الأخرى التي تلامسها سواء أكانت حالة تلك الأوساط صلبة أو سائلة أو غازية تدعى هذه القوى ب ( قوى التلاصق ) .
نتابع برد آخر بإذن الله
وشكرا
تعليق