Επιφανειακή τάση έναντι επιφανειακής ενέργειας

Επιφανειακή τάση έναντι επιφανειακής ενέργειας

στη φυσική. Οι έννοιες της επιφανειακής τάσης και της επιφανειακής ενέργειας χρησιμοποιούνται ευρέως σε τομείς όπως η μηχανική ρευστών, η δυναμική των ρευστών, η αεροδυναμική και διάφοροι άλλοι τομείς. Η επιφανειακή τάση είναι η καθαρή διαμοριακή δύναμη στα επιφανειακά μόρια ενός υγρού. Η επιφανειακή ενέργεια είναι η σχετική ενέργεια αυτών των δεσμών. Σε αυτό το άρθρο θα συζητήσουμε ποια είναι η επιφανειακή τάση και η επιφανειακή ενέργεια, οι εφαρμογές τους, οι ορισμοί της επιφανειακής τάσης και της επιφανειακής ενέργειας, οι ομοιότητές τους και τέλος η διαφορά μεταξύ επιφανειακής τάσης και επιφανειακής ενέργειας.

Επιφανειακή τάση

Εξετάστε ένα ομοιογενές υγρό. Κάθε μόριο στα κεντρικά μέρη του υγρού έχει ακριβώς την ίδια δύναμη που το τραβά σε κάθε πλευρά. Τα περιβάλλοντα μόρια τραβούν το κεντρικό μόριο ομοιόμορφα σε κάθε κατεύθυνση. Τώρα εξετάστε ένα επιφανειακό μόριο. Έχει μόνο δυνάμεις που ενεργούν πάνω του προς το υγρό. Οι συγκολλητικές δυνάμεις αέρα - υγρού δεν είναι ακόμη τόσο ισχυρές όσο οι συνεκτικές δυνάμεις υγρού - υγρού. Έτσι, τα επιφανειακά μόρια έλκονται προς το κέντρο του υγρού, δημιουργώντας ένα στρώμα μορίων. Αυτό το επιφανειακό στρώμα μορίων δρα ως λεπτό φιλμ στο υγρό.

Αν πάρουμε ένα παράδειγμα πραγματικής ζωής ενός ψεκαστήρα νερού, χρησιμοποιεί αυτό το λεπτό φιλμ για να τοποθετηθεί στην επιφάνεια του νερού. Γλιστράει σε αυτό το επιφανειακό στρώμα. Εάν δεν είναι για αυτό το επιφανειακό στρώμα, θα πνιγόταν αμέσως.

Η επιφανειακή τάση ορίζεται ως η δύναμη παράλληλη προς την επιφάνεια κάθετη προς μία γραμμή μήκους μονάδας που έχει σχεδιαστεί στην επιφάνεια. Οι μονάδες επιφανειακής τάσης είναι Nm ^-1 . Η επιφανειακή τάση ορίζεται επίσης ως ενέργεια ανά μονάδα επιφάνειας. Αυτό επίσης δίνει επιφανειακή τάση νέων μονάδων Jm ^-2 . Η επιφανειακή τάση που συμβαίνει μεταξύ δύο μη αναμίξιμων υγρών είναι γνωστή ως η διεπιφανειακή τάση.

Επιφανειακή Ενέργεια

Η επιφανειακή και η επιφανειακή τάση είναι δύο διασυνδεδεμένες έννοιες. Τα μόρια στην επιφάνεια ενός υγρού συσκευάζονται λόγω των μη ισορροπημένων ενδομοριακών δυνάμεων από τα μόρια στο κέντρο. Αυτό σημαίνει ότι υπάρχει υψηλή πυκνότητα ενέργειας στην επιφάνεια ενός υγρού.

Η επιφανειακή ενέργεια μπορεί να οριστεί ως η ενεργειακή διαφορά μεταξύ του όγκου του υλικού και της επιφάνειας του υλικού. Η επιφανειακή ενέργεια ορίζεται ως η επιφανειακή ενέργεια ανά μονάδα επιφάνειας. Η επιφανειακή ενέργεια ανά μονάδα επιφάνειας είναι ίδια με την επιφανειακή τάση που μετράται. Οι μονάδες επιφανειακής ενέργειας είναι Jm ^-2 . Όταν η επιφανειακή ενέργεια παρέχεται από μια εξωτερική πηγή, το υγρό λέγεται ότι αναβλύζει.

Η επιφανειακή τάση έχει τις μονάδες Nm

• -1 ^{και Jm} -2 ^{ενώ η επιφανειακή ενέργεια έχει τη μονάδα Jm} -2. ^{Η επιφανειακή τάση μετράται κατά μήκος μιας γραμμής, ενώ η επιφανειακή ενέργεια μετράται σε μια περιοχή.}