Səth Gərginliyini Anlamaq
Səth gərginliyi mayenin səthinin sərtləşməsi və nazik membrana bənzər bir görünüş yaratması səbəbindən yaranır. Buna su molekulları arasındakı koheziya qüvvələri təsir göstərir. Bu izahatı daha yaxşı başa düşmək üçün aşağıdakı nümunəni nəzərdən keçirin. Gəlin qabdakı mayeni nəzərdən keçirək.
Maye molekulları adətən bir-birini cəzb edir. Mayenin içərisində hər bir maye molekulu hər iki tərəfdən digər molekullarla əhatə olunmuşdur; lakin mayenin səthində yalnız yanlarda və aşağıda maye molekulları var. Yuxarıda başqa maye molekulları yoxdur. Maye molekulları bir-birini cəzb etdiyi üçün mayenin içərisindəki molekullara sıfır xalis qüvvə təsir göstərir. Əksinə, səthdəki maye molekulları yanlarda və aşağıda olan maye molekulları tərəfindən cəzb olunur. Nəticədə, mayenin səthində aşağıya doğru yönəlmiş xalis qüvvə mövcuddur. Bu xalis qüvvə səbəbindən səthdəki maye mümkün qədər kiçilərək səth sahəsini azaltmağa meyllidir.
Bu, səthdəki maye təbəqəsinin nazik elastik bir membranla örtülmüş kimi görünməsinə səbəb olur.
Qısqac suyun səthinə diqqətlə yerləşdirildikdə, səthdə yerləşən su molekulları qısqacın cazibə qüvvəsi ilə bir az sıxılır ki, aşağıda yerləşən su molekulları qısqacı dəstəkləmək üçün yuxarıya doğru bərpaedici qüvvə tətbiq etsin ( elastikliyi və Huk qanununu xatırlayın ).
Əslində, kağız sancaqlarından istifadə edə biləcəyiniz tək şey deyil; onlar həmçinin iynələr kimi digər əşyalar da ola bilər. Əgər iynəni suyun səthinə diqqətlə qoysanız, o, üzəcək. Həşəratların suyun üzərində üzməsinin də səbəbi budur.
Səth Gərginliyi Tənliyi
Səthi gərginlik tənliyini çıxarmağa kömək etmək üçün U formasında əyilmiş bir teli nəzərdən keçirək. Düz telin hərəkət etdirilə biləcəyi U telinin iki ayağına başqa bir düz tel birləşdirilir.
Əgər bu tel sabun məhluluna salınarsa, çıxarıldıqdan sonra telin səthində sabunlu su təbəqəsi əmələ gələcək. Sabun köpükləri oynadığınız zaman olduğu kimi. Düz teli hərəkət etdirmək mümkün olduğundan və kütləsi çox böyük olmadığı üçün sabunlu su təbəqəsi düz telə səthi gərginlik qüvvəsi təsir edəcək ki, düz telin yuxarıya doğru hərəkət etsin (oxun istiqamətinə diqqət yetirin). Düz telin hərəkət etməsinin qarşısını almaq üçün (tel tarazlıqdadır), aşağıya doğru yönəlmiş ümumi qüvvə tələb olunur, burada ümumi qüvvənin böyüklüyü F = w + T-dir. Tarazlıqda F = sabunlu su təbəqəsinin düz telə təsir etdiyi qüvvədir.
Tutaq ki, düz telin uzunluğu l-dir. Düz telə toxunan sabunlu su təbəqəsinin iki səthi olduğundan, sabunlu su təbəqəsinin yaratdığı qüvvə 2l uzunluğunda təsir göstərir. Sabun təbəqəsindəki səth gərginliyi Qüvvə (F) ilə qüvvənin təsir etdiyi səthin uzunluğu (d) arasındakı nisbətdir. Bu halda səthin uzunluğu 2l-dir. Riyazi olaraq belə yazılır:
Səth gərginliyi qüvvənin vahid uzunluğa nisbəti olduğundan, vahidlər metrə düşən Nyuton (N/m) və ya santimetrə düşən din (din/sm)-dir.
Aşağıda təcrübələr əsasında əldə edilən bəzi Səthi Gərginlik dəyərləri verilmişdir.
Yuxarıdakı məlumatlara əsasən, temperaturun mayenin səthi gərginliyinə təsir etdiyi görünür. Ümumiyyətlə, temperatur artdıqca bu dəyər azalır. Bunun səbəbi, temperatur artdıqca maye molekullarının daha sürətli hərəkət etməsi və maye molekulları arasındakı qarşılıqlı təsiri azaltmasıdır. Nəticə etibarilə, səthi gərginlik dəyəri də azalır.
Gündəlik həyatda tətbiq
Heç düşünmüsünüzmü ki, niyə paltarları sabunla yuyuruq? Problem ondadır ki, həqiqətən təmiz paltarlar əldə etmək üçün su liflərdəki çox dar boşluqlardan keçməlidir. Bunun üçün suyun səth sahəsi artırılmalıdır. Səth gərginliyinə görə buna nail olmaq çox çətindir. İstəsəniz də, istəməsəniz də, əvvəlcə suyun səth gərginliyi azaldılmalıdır. İsti su istifadə edərək səth gərginliyini azalda bilərik. Suyun temperaturu nə qədər yüksək olarsa, bir o qədər yaxşıdır, çünki suyun temperaturu nə qədər yüksək olarsa, səth gərginliyi bir o qədər aşağı olur (cədvələ baxın). Bu, ilk alternativdir və isti su ilə oynamağı sevənlər istisna olmaqla, nadir hallarda istifadə olunur. Başqa bir alternativ isə sabun istifadə etməkdir.
20 ° C temperaturda sabunlu suyun səthi gərginlik dəyəri 25,00 mN/m-dir. Sabunlu suyu və isti suyu müqayisə etməyə çalışın, hansı dəyər ən kiçikdir? 100 ° C-də isti suyun səthi gərginlik dəyəri = 58,90. 20 ° C temperaturda sabunlu suyun səthi gərginlik dəyəri 25,00 mN/m-dir. Sabundan istifadə etmək daha sərfəlidir... su da isti deyil. Paltarlarımızın və ya bədənlərimizin sabunla nə qədər yaxşı təmizlənə biləcəyinə təsir edən digər amillər də mövcuddur. Beləliklə, yuxarıda izah edilənlər təsir edən amillərdən yalnız biridir.
Niyə sabun və ya su qabarcıqları yuvarlaqdır?
Sabun köpükləri və ya su damcıları səthi gərginliyə görə kürə formasındadır. Əvvəlcə sabun köpüklərindən bəhs edək. Sabun köpüklərinin səthində iki nazik membran var və aralarında nazik bir su təbəqəsi var.
Səth gərginliyi membranın büzülməsinə səbəb olur və səth sahəsini azaltmağa meyllidir. Sabunlu su membranı büzüldükdə və səth sahəsini azaltmağa çalışdıqda, membranın xarici hissəsi (atmosfer təzyiqi) ilə daxili hissəsi arasında hava təzyiqində fərq yaranır. Membranın xaricindəki hava təzyiqi (atmosfer təzyiqi) də sabunlu su membranını büzüldükdə itələyir, çünki membranın içərisindəki hava təzyiqi daha aşağıdır.
Membran yığıldıqdan sonra, içərisindəki hava (iki membran arasında qalan hava) da sıxılır və bu da yığılma dayanana qədər membranın içərisindəki hava təzyiqini artırır. Başqa sözlə, yığılma dayandıqda, membranlar arasındakı hava təzyiqi atmosfer təzyiqi + membranları yığan səthi gərginlik qüvvəsinə bərabərdir.
Bəs krandan çıxan şeh damcıları və ya su damcıları necədir? Əsas səbəb səth gərginliyi olduğundan, onlar əsasən eynidir. Sabun köpüyünün iki səthində iki nazik membran olsa da, su damcısının yalnız bir nazik membranı var, damcının xarici tərəfində. İçəri su ilə doludur. Damlanın xarici tərəfi içəri çəkilir. Nəticədə su büzülür və səth sahəsini azaltmağa meyllidir. Xarici atmosfer təzyiqi də su damcısının sıxılmasına kömək edir. Suyun içərisindəki təzyiq atmosfer təzyiqi ilə su membranını sıxan qüvvəyə bərabər olduqda büzülmə dayanır.
