Oerflakspanning begripe
Oerflakspanning ûntstiet om't it oerflak fan in floeistof de neiging hat om te stiven, wêrtroch't in tinne membraan-eftige útstrieling ûntstiet. Dit wurdt beynfloede troch de kohesive krêften tusken wettermolekulen. Om dizze útlis better te begripen, beskôgje de folgjende yllustraasje. Litte wy in floeistof yn in kontener beskôgje.
Floeibere molekulen lûke inoar typysk oan. Binnen in floeistof wurdt elk floeibere molekule oan elke kant omjûn troch oare molekulen; mar oan it oerflak fan 'e floeistof binne allinich floeibere molekulen oan 'e kanten en ûnder. Der binne gjin oare floeibere molekulen boppe. Omdat floeibere molekulen inoar oanlûke, is der in netto krêft fan nul op 'e molekulen yn it binnenlân fan 'e floeistof. Omkeard wurde floeibere molekulen oan it oerflak oanlutsen troch de floeibere molekulen oan 'e kanten en ûnder. As gefolch is der in netto krêft oan it oerflak fan 'e floeistof dy't nei ûnderen rjochte is. Fanwegen dizze netto krêft nei ûnderen hat de floeistof oan it oerflak de neiging om syn oerflak te ferminderjen, wêrtroch't it safolle mooglik krimpt.
Dit feroarsaket dat de floeistoflaach op it oerflak liket as is it bedekt mei in tinne elastyske membraan.
As de klips foarsichtich op it oerflak fan it wetter pleatst wurdt, wurde de wettermolekulen dy't op it oerflak lizze licht drukt troch de swiertekrêft fan 'e klips, sadat de wettermolekulen dy't derûnder lizze in opwaartse herstellende krêft útoefenje om de klips te stypjen (tink oan elastisiteit en de wet fan Hooke ).
Yn werklikheid binne papierklips net it iennige ding dat jo brûke kinne; se kinne ek oare objekten wêze lykas needles. As jo in needle foarsichtich op it wetteroerflak pleatse, sil er driuwe. Dit is ek wêrom't ynsekten op wetter driuwe kinne.
Oerflakspanningsfergeliking
Om ús te helpen de oerflakspanningsfergeliking ôf te lieden, beskôgje wy in tried dy't bûgd is yn 'e foarm fan' e letter U. In oare rjochte tried is befestige oan 'e twa skonken fan' e U-tried, wêr't de rjochte tried ferpleatst wurde kin.
As dizze tried yn in sjippeoplossing dien wurdt, sil der nei't er fuorthelle is in laach sjippewetter op it oerflak fan 'e tried foarmje. Fergelykber mei as jo sjippebellen spielje. Omdat de rjochte tried beweecht wurde kin en syn massa net te grut is, sil de laach sjippewetter in oerflakspanningskrêft op 'e rjochte tried leverje, sadat de rjochte tried omheech beweecht (let op 'e rjochting fan 'e pylk). Om te foarkommen dat de rjochte tried beweecht (de tried is yn lykwicht), is in totale krêft nedich dy't nei ûnderen rjochte is, wêrby't de grutte fan 'e totale krêft F = w + T is. Yn lykwicht is F = de krêft dy't útoefene wurdt troch de laach sjippewetter op 'e rjochte tried.
Stel dat de lingte fan in rjochte tried l is. Om't de laach sjippewetter dy't de rjochte tried oanrekket twa oerflakken hat, wurket de krêft dy't generearre wurdt troch de sjippewetterlaach oer in lingte fan 2l. De oerflakspanning op 'e sjippelaach is de ferhâlding tusken de Krêft (F) en de lingte fan it oerflak wêrop de krêft wurket (d). Foar dit gefal is de lingte fan it oerflak 2l. Wiskundich wurdt it skreaun:
Omdat oerflakspanning de ferhâlding is fan krêft ta ienheidslingte, binne de ienheden Newton per meter (N/m) of dyne per sintimeter (dyn/cm).
Hjirûnder binne guon oerflakspanningswearden dy't krigen binne op basis fan eksperiminten.
Op basis fan de boppesteande gegevens liket it derop dat temperatuer ynfloed hat op de oerflakspanning fan in floeistof. Yn 't algemien, as de temperatuer tanimt, nimt de wearde ôf. Dit komt om't as de temperatuer tanimt, de floeistofmolekulen rapper bewege, wêrtroch't de ynteraksje tusken de floeistofmolekulen ferminderet. Dêrtroch nimt de oerflakspanningswearde ek ôf.
Tapassing yn it deistich libben
Hawwe jo jo ea ôffrege wêrom't wy klean mei sjippe waskje? It probleem is, om echt skjinne klean te krijen, moat wetter troch tige smelle gatten yn 'e fezels. Dit fereasket it fergrutsjen fan it oerflak fan it wetter. Dit is tige lestich te berikken fanwegen oerflakspanning. Oft jo it no leuk fine of net, de oerflakspanning fan it wetter moat earst ferlege wurde. Wy kinne de oerflakspanning ferleegje troch hyt wetter te brûken. Hoe heger de wettertemperatuer, hoe better, want hoe heger de wettertemperatuer, hoe leger de oerflakspanning (sjoch tabel). Dit is it earste alternatyf en wurdt selden brûkt, útsein foar dyjingen dy't graach mei hyt wetter boartsje. In oar alternatyf is it brûken fan sjippe.
By in temperatuer fan 20 o C is de oerflakspanningswearde fan sjippewetter 25,00 mN/m². Besykje sjippewetter en hyt wetter te fergelykjen, hokker wearde is it lytst? By 100 o C is de oerflakspanningswearde fan hyt wetter = 58,90. By in temperatuer fan 20 o C is de oerflakspanningswearde fan sjippewetter 25,00 mN/m². It is rendabeler om sjippe te brûken ... it wetter is ek net hyt. Der binne noch oare faktoaren dy't ynfloed hawwe op hoe goed ús klean of lichems mei sjippe skjinmakke wurde kinne. Dat wat hjirboppe útlein is, is mar ien fan 'e ynfloedrike faktoaren.
Wêrom binne sjippe- of wetterbellen rûn?
Sjippebellen, of wetterdrippen, binne bolfoarmich fanwegen oerflakspanning. Litte wy earst sjippebellen beprate. Sjippebellen hawwe twa tinne membranen op har oerflak, mei in tinne laach wetter dertusken.
Oerflakspanning feroarsaket dat it membraan gearlûkt, wêrtroch it oerflak lytser wurdt. As it sjippewettermembraan gearlûkt en besiket syn oerflak te ferminderjen, ûntstiet der in ferskil yn loftdruk tusken de bûtenkant fan it membraan (atmosfearyske druk) en de binnenkant fan it membraan. De loftdruk bûten it membraan (atmosfearyske druk) drukt ek it sjippewettermembraan as it gearlûkt, om't de loftdruk yn it membraan leger is.
Nei't it membraan gearlûkt, wurdt de loft binnenin (de loft dy't tusken de twa membranen fêst sit) ek komprimearre, wêrtroch't de loftdruk yn it membraan tanimt oant de krimp ophâldt. Mei oare wurden, as de krimp ophâldt, is de loftdruk tusken de membranen gelyk oan de atmosfearyske druk + de oerflakspanning dy't de membranen gearlûkt.
Dus hoe sit it mei daudrippen of wetterdrippen dy't út in kraan komme? Se binne yn essinsje itselde, om't de primêre oarsaak oerflakspanning is. Wylst in sjippebel twa tinne membranen op syn twa oerflakken hat, hat in wetterdrip mar ien tinne membraan, oan 'e bûtenkant fan' e drip. De binnenkant is fol mei wetter. De bûtenkant fan 'e drip wurdt nei binnen lutsen. As gefolch krimpt it wetter, wêrtroch it oerflak lytser wurdt. De eksterne atmosfearyske druk helpt ek by it komprimearjen fan 'e wetterdrip. De krimp stoppet as de druk oan' e binnenkant fan it wetter gelyk is oan 'e atmosfearyske druk plus de krêft dy't it wettermembraan gearlûkt.
