Heç sabun köpükləri oynamısınız? Dəyirmi sabun köpüyü. Gülməlidir. Üfürülə bilər. Uçduqdan sonra sabun köpükləri partlayır. Vay, bu əyləncəlidir, uşaqlıq oyunudur. Niyə sabun köpüyü dəyirmidir?
Səhər oyan, sonra evin ətrafındakı yarpaqlara diqqət yetir. Yarpaqlara yapışmış şeh damcılarına diqqət yetir. Qəribədir; şeh damcıları yuvarlaqdır. Bu necə ola bilər?
Səth gərginliyi, mayenin səthinin nazik bir membrana bənzəyəcək şəkildə sıxılmasına meylli olması səbəbindən yaranır. Buna su molekulları arasındakı birləşmə qüvvəsi təsir göstərir. Bu izahatı daha yaxşı başa düşmək üçün aşağıdakı nümunəyə nəzər salın. Qabdakı mayeni nəzərdən keçiririk.
Mayenin içərisində hər bir maye molekulu hər tərəfdən digər molekullarla əhatə olunmuşdur; lakin mayenin səthində yalnız aşağıda maye molekulları var. Üst hissədə başqa maye molekulları yoxdur. Maye molekulu bir-birini cəzb etdiyi üçün, mayenin içərisindəki molekulda sıfır ümumi qüvvə var. Bunun əksinə olaraq, səthdə yerləşən maye molekulları altındakı maye hissəcikləri tərəfindən çəkilir. Nəticədə, mayenin səthində aşağıya doğru yönəlmiş ümumi qüvvə var. Aşağıya doğru xalis qüvvə səbəbindən səthdə yerləşən maye mümkün qədər sıxılaraq səth sahəsini azaltmağa meyllidir.
Bu, səthdəki maye təbəqəsinin sanki nazik elastik membranla örtülmüş kimi görünməsinə səbəb olur. Bu fenomen Səth Gərginliyi kimi tanınır.
[irp]
Qısqac suyun səthinə diqqətlə yerləşdirildikdə, səthdə yerləşən su molekulları qısqacın cazibə qüvvəsi ilə bir az sıxılır və beləliklə, aşağıda yerləşən su molekulları qısqacı dəstəkləmək üçün bərpa qüvvəsi verir.
Əslində, bu, yalnız sancaqlar və ya kağız sancaqlar deyil, həm də iynələr kimi digər şeylərdir. Əgər iynəni suyun səthinin üzərinə diqqətlə qoysaq, iynə üzəcək. Mayenin səthi gərginliyi də həşəratların su üzərində üzməsinin səbəbidir.
Səth Gərginliyi Tənliyi
Əvvəlki müzakirədə səthi gərginlik anlayışını keyfiyyətcə araşdırdıq (riyazi tənlik yoxdur). İndi səthi gərginliyi kəmiyyətcə nəzərdən keçiririk. Səthi gərginlik tənliyini çıxarmağa kömək etmək üçün U hərfini əmələ gətirmək üçün əyilmiş bir telə baxırıq. Düz telin hərəkət etdirilə biləcəyi U telinin iki ayağına başqa bir düz tel birləşdirilir.
Əgər bu tel sabuna daxil edilərsə, çıxarıldıqdan sonra telin səthində sabunlu su təbəqəsi əmələ gələcək. Bu, sabun köpükləri oynadığınız zaman kimidir. Düz teli hərəkət etdirmək mümkün olduğundan və kütlə çox böyük olmadığı üçün sabunlu su təbəqəsi düz telə səthi gərginlik qüvvəsi verəcək və beləliklə telin düz yuxarı qalxmasına mane olacaq. Düz telin hərəkət etməsinin qarşısını almaq üçün (tel tarazlıqdadır) ümumi aşağıya doğru hərəkət edən qüvvə lazımdır, burada ümumi qüvvənin miqdarı F = w + T-dir. Tarazlıqda F = düz telin üzərindəki sabun təbəqəsinin daşıdığı səthi gərginlik qüvvəsi.
Tutaq ki, düz telin uzunluğu l-dir. Düz telə toxunan sabunlu su təbəqəsinin iki səthi olduğundan, sabunlu su təbəqəsinin yaratdığı səth gərginliyi 2l boyunca işləyir. Sabun təbəqəsindəki səth gərginliyi, Səth Gərginliyi Qüvvəsi (F) ilə qüvvənin işlədiyi səth uzunluğu (d) arasındakı müqayisədir. Bu halda, səth uzunluğu 2l-dir. Riyazi olaraq yazılı şəkildə:
Səth gərginliyi səth gərginliyi qüvvəsi ilə uzunluq arasındakı nisbət olduğundan, səth gərginliyi vahidi metrə düşən Nyuton (N / m) və ya santimetrə düşən din (din/sm)-dir.
Aşağıda təcrübələr əsasında əldə edilən bəzi Səthi Gərginlik dəyərləri verilmişdir.
Səth Gərginliyi məlumatlarına əsasən, temperatur mayenin səthi gərginliyinin dəyərinə təsir göstərir. Ümumiyyətlə, temperatur artdıqda səthi gərginlik dəyəri azalır (Hər temperaturda suyun səthi gərginliyini müqayisə edin. Cədvələ baxın). Bunun səbəbi, temperatur artdıqda maye molekulları daha sürətli hərəkət edir və beləliklə, maye molekulları arasındakı qarşılıqlı təsirin təsiri azalır. Nəticədə səthi gərginlik dəyəri də azalır.
Səthi Gərginlik Konsepsiyalarının Gündəlik Həyatda Tətbiqi
Heç soruşmusunuzmu ki, niyə paltarları sabunla yumalıyıq? Problem ondadır ki, yuduğumuz paltarlar həqiqətən təmizdir; su geyim liflərindəki çox dar bir boşluqdan keçməlidir. Bu səbəbdən suyun səth sahəsini artırmaq lazımdır. Səth gərginliyi səbəbindən bunu etmək çox çətindir. Qaçılmaz olaraq əvvəlcə səth gərginliyi dəyərini azaltmaq lazımdır. İsti su istifadə edərək səth gərginliyini azalda bilərik. Suyun temperaturu nə qədər yüksəkdirsə, bir o qədər yaxşıdır, çünki suyun temperaturu nə qədər yüksəkdirsə, səth gərginliyi bir o qədər azdır (cədvələ baxın). Bu, ilk alternativdir və nadir hallarda istifadə olunan bir üsuldur. Başqa bir seçim sabundan istifadə etməkdir.
20 ° C temperaturda sabun suyunun səthinin gərginlik dəyəri 25.00 mN/m-dir. Sabunla isti suyu müqayisə etməyə çalışın, ən kiçik səthi gərginlik dəyəri hansıdır? 100 ° C-də isti suyun səthi gərginlik dəyəri = 58.90-dır. 20 ° C temperaturda sabunun səthi gərginlik dəyəri 25.00 mN/m-dir. Sabundan istifadə etmək daha sərfəlidir. Yuxarıda izah edilənlər təsir edən amillərdən yalnız biridir?
Sabun və ya su qabarcığı niyə yuvarlaqdır?
Sabun qabarcıqları və ya su damcıları səthi gərginliyin təsirinə məruz qaldıqları üçün yuvarlaqdırlar. Əvvəlcə sabun qabarcıqlarından bəhs edirik. Sabun qabarcıqlarının səthində iki nazik membran var və aralarında nazik su təbəqələri var.
Səth gərginliyinin olması membranın büzülməsinə səbəb olur və səth sahəsini azaltmağa meyllidir. Sabunlu su membranı büzüldükdə və səth sahəsini minimuma endirməyə çalışdıqda, membranın xaricindəki hava təzyiqi (atmosfer təzyiqi) ilə təbəqənin içərisindəki hava təzyiqi arasında fərq yaranır. Təbəqənin xaricindəki hava təzyiqi (atmosfer təzyiqi) də sabunlu suyun membranını itələyir, çünki membranın içərisindəki hava təzyiqi daha azdır.
Membran büzüldükdən sonra içəridəki hava (iki membran arasında qalan hava) basılır və büzülmə yox olana qədər təbəqənin içindəki hava təzyiqi artır. Başqa sözlə, artıq büzülmə olmadığı zaman, membranlar arasındakı hava təzyiqinin miqdarı atmosfer təzyiqi + təbəqəni qırışdıran səthi gərginlik qüvvəsi ilə eynidir.
Bəs krandan çıxan şeh damcıları və ya su damcıları necədir? Eyni şey, çünki əsas səbəb səth gərginliyidir. Əgər sabun köpüklərinin iki səthində iki nazik membran varsa, onda su damcılarının yalnız bir nazik təbəqəsi var, bu da su damcılarının xarici tərəfindədir. İçəri su ilə doludur. Koheziya qüvvəsi səbəbindən səth gərginliyi yaranır. Su damcısının xarici hissəsi içəri çəkilir. Nəticədə su büzülür və səth sahəsini azaltmağa meyllidir. Xaricdəki atmosfer təzyiqi də su damcılarını basdırır. Suyun içərisindəki təzyiq atmosfer təzyiqi + su membranını sıxan səth gərginliyi qüvvəsinə bərabər olduqda büzülmə dayanacaq.
