Jolastu al duzu inoiz xaboi burbuiletan? Xaboi burbuila biribilak. Dibertigarria. Putz egin daiteke. Hegan egin ondoren, xaboi burbuilak lehertzen dira. Harrigarria, dibertigarria da, haurtzaroko jolas bat. Zergatik da xaboi burbuila biribila?
Mesedez, esnatu goizean, eta erreparatu etxe inguruko hostoei. Behatu hostoei itsatsita dauden ihintz tantak. Arraroa da; ihintz tantak biribilak dira. Nola izan daiteke horrela?
Gainazaleko tentsioa likidoaren gainazalak estutzeko joera duelako gertatzen da, mintz mehe baten itxura emanez. Ur molekulen arteko kohesio-indarrak eragiten du horretan. Azalpen hau hobeto ulertzeko, kontuan hartu hurrengo ilustrazioa. Ontzi bateko likidoa aztertzen dugu.
Likidoaren barruan, molekula likido bakoitza beste molekula batzuek inguratzen dute alde bakoitzean; baina likidoaren gainazalean, behean molekula likidoak baino ez daude. Goialdean, ez dago beste molekula likidorik. Molekulak likidoek elkar erakartzen dutenez, indar totala zero da likidoaren barnealdean dagoen molekulan. Aldiz, gainazalean dauden molekula likidoak behean dauden fluido partikulek erakartzen dituzte. Ondorioz, likidoaren gainazalean, beherantz zuzendutako indar totala dago. Beherako indar garbia dela eta, gainazalean dagoen likidoak bere azalera murrizteko joera du, ahalik eta gehien uzkurtuz.
Horrek gainazaleko likido-geruza mintz elastiko mehe batez estalita dagoela ematen du. Fenomeno horri gainazal-tentsioa deitzen zaio.
[irp]
Klipa uraren gainazalean arretaz jartzen denean, gainazalean dauden ur molekulak kliparen grabitateak apur bat sakatzen ditu, behean dauden ur molekulek leheneratze-indarra eman dezaten klipa eusteko.
Egia esan, ez dira klipak edo paper-klipeak bakarrik, baita orratzak bezalako beste gauza batzuk ere. Orratza kontu handiz uraren gainazalean jartzen badugu, orratza flotatuko du. Likidoaren gainazaleko tentsioa da, halaber, intsektuak uretan flotatzeko arrazoia.
Gainazaleko tentsioaren ekuazioa
Aurreko eztabaidan, gainazaleko tentsioaren kontzeptua kualitatiboki aztertu dugu (ez dago ekuazio matematikorik). Orain, gainazaleko tentsioa kuantitatiboki berrikusiko dugu. Gainazaleko tentsioaren ekuazioa lortzen laguntzeko, U letra osatzeko tolestutako hari bat aztertuko dugu. Beste hari zuzen bat U hariaren bi hanketan lotuta dago, eta bertatik hari zuzena mugitu daiteke.
Hari hau xaboian sartzen bada, kendu ondoren xaboi-ur geruza bat sortuko da hariaren gainazalean. Xaboi-burbuilekin jolasten duzunean bezala da. Hari zuzena mugitu daitekeenez eta masa ez denez handiegia, xaboi-ur geruzak gainazaleko tentsio-indarra emango dio hari zuzenari, harila zuzen gora joan dadin. Hari zuzena mugitzea eragozteko (haria orekan dago), beheranzko indar totala behar da, non indar totalaren zenbatekoa F = w + T den. Orekan, F = xaboi-geruzak hari zuzenaren gainean daraman gainazaleko tentsioaren indarra.
Demagun kable zuzen baten luzera l dela. Kable zuzen bat ukitzen duen xaboi-ur geruzak bi gainazal dituenez, xaboi-ur geruzak sortutako gainazal-tentsio indarrak 2l-n zehar lan egiten du. Xaboi-geruzan gainazal-tentsioa gainazal-tentsio indarraren (F) eta indarrak lan egiten duen gainazal-luzeraren (d) arteko konparaketa da. Kasu honetan, gainazal-luzera 2l da. Matematikoki, honela idatzita:
Gainazaleko tentsioa gainazaleko tentsio-indarraren eta luzeraren arteko erlazioa denez, gainazaleko tentsio-unitatea Newton metroko (N/m) edo dina zentimetroko (dina/cm) da.
Jarraian, esperimentuetan oinarrituta lortutako gainazaleko tentsioaren balio batzuk daude.
Gainazaleko tentsioaren datuetan oinarrituta, tenperaturak fluidoaren gainazaleko tentsioaren balioan eragiten du. Oro har, tenperatura igotzen denean, gainazaleko tentsioaren balioa gutxitzen da (konparatu uraren gainazaleko tentsioa tenperatura bakoitzean. Ikusi taula). Hau horrela da, tenperatura igotzen denean, likido molekulak azkarrago mugitzen direlako, eta, beraz, fluido molekulen arteko elkarrekintzaren efektua gutxitzen da. Ondorioz, gainazaleko tentsioaren balioa ere gutxitu egiten da.
Gainazaleko tentsioaren kontzeptuen aplikazioa eguneroko bizitzan
Inoiz galdetu al diozu zergatik garbitu behar ditugun arropak xaboiarekin? Arazoa da garbitzen ditugun arropak oso garbiak direla; ura arropa-zuntzetan dagoen tarte oso estu batetik igaro behar da. Horregatik, uraren gainazala handitu behar da. Beno, oso zaila da hori egitea gainazaleko tentsioagatik. Saihestezina da lehenik gainazaleko tentsioaren balioa jaitsi behar izatea. Gainazaleko tentsioa murriztu dezakegu ur beroa erabiliz. Zenbat eta handiagoa izan uraren tenperatura, orduan eta hobeto, zenbat eta handiagoa izan uraren tenperatura, orduan eta txikiagoa izango baita gainazaleko tentsioa (ikus taula). Hau da lehenengo alternatiba eta gutxitan erabiltzen den metodoa. Beste aukera bat xaboia erabiltzea da.
20 ° C -ko tenperaturan , xaboi-uraren gainazaleko tentsio-balioa 25.00 mN/m da. Saiatu xaboia eta ur beroa alderatzen, zein da gainazaleko tentsio-balio txikiena? 100 ° C-tan, ur beroaren gainazaleko tentsioa = 58.90 da. 20 ° C -ko tenperaturan , xaboiaren gainazaleko tentsio-balioa 25.00 mN/m da. Xaboia erabiltzea errentagarriagoa da. Goian azaldutakoa eragin-faktoreetako bat besterik ez da?
Zergatik da xaboi edo ur burbuila biribila?
Xaboi burbuilak edo ur tantak biribilak dira gainazaleko tentsioak eragiten dielako. Lehenik eta behin, xaboi burbuilei buruz hitz egingo dugu. Xaboi burbuilek bi mintz mehe dituzte gainazalean eta bien artean ur geruza meheak daude.
Gainazaleko tentsioaren presentziak mintza uzkurtzea eragiten du eta bere azalera murrizteko joera du. Xaboi-uraren mintza uzkurtzen denean eta bere azalera minimizatzen saiatzen denean, aldea dago mintzaren kanpoaldeko aire-presioan (presio atmosferikoa) eta geruzaren barnealdeko aire-presioan. Geruzaren kanpoaldean dagoen aire-presioak (presio atmosferikoa) ere bultzatzen du xaboi-uraren mintza uzkurtzen denean, mintzaren barnealdeko aire-presioa txikiagoa baita.
Mintza uzkurtu ondoren, barruko airea (bi mintzen artean harrapatutako airea) erreprimitu egiten da, geruzaren barruko aire-presioa handituz uzkurdura desagertu arte. Beste era batera esanda, uzkurdurarik ez dagoenean, mintzen arteko aire-presioaren kantitatea presio atmosferikoaren berdina da + geruza zimurtzen duen gainazal-tentsioaren indarra.
Eta zer gertatzen da txorrotatik ateratzen diren ihintz-tantekin edo ur-tantekin? Gauza bera, kausa nagusia gainazaleko tentsioa baita. Xaboi-burbuilek bi mintz mehe badituzte bi gainazaletan, orduan ur-tantek geruza mehe bakarra dute, ur-tanten kanpoaldean dagoena. Barrualdea urez beteta dago. Kohesio-indarra dela eta, gainazaleko tentsioa sortzen da. Ur-tantaren kanpoko aldea barrurantz tiratzen da. Ondorioz, ura uzkurtu egiten da eta bere azalera murrizteko joera du. Kanpoan dagoen presio atmosferikoak ere ur-tantak murrizten ditu. Uzkurdura geldituko da uraren barnealdeko presioa presio atmosferikoaren + ur-mintza uzkurtzen duen gainazaleko tentsioaren indarraren berdina denean.
