Nifhmu t-Tensjoni tal-Wiċċ
It-tensjoni tal-wiċċ isseħħ għaliex il-wiċċ ta' likwidu għandu t-tendenza li jissaħħaħ, u joħloq dehra rqiqa bħal membrana. Dan huwa influwenzat mill-forzi koeżivi bejn il-molekuli tal-ilma. Biex tifhem aħjar din l-ispjegazzjoni, ikkunsidra l-illustrazzjoni li ġejja. Ejja nikkunsidraw likwidu f'kontenitur.
Il-molekuli likwidi tipikament jattiraw lil xulxin. Ġewwa likwidu, kull molekula likwida hija mdawra b'molekuli oħra fuq kull naħa; iżda fil-wiċċ tal-likwidu, hemm biss molekuli likwidi fil-ġnub u taħthom. M'hemm l-ebda molekula likwidu oħra 'l fuq. Minħabba li l-molekuli likwidi jattiraw lil xulxin, hemm forza netta ta' żero fuq il-molekuli fl-intern tal-likwidu. Bil-maqlub, il-molekuli likwidi fil-wiċċ huma attirati mill-molekuli likwidi fil-ġnub u taħthom. Bħala riżultat, hemm forza netta fil-wiċċ tal-likwidu li hija diretta 'l isfel. Minħabba din il-forza netta 'l isfel, il-likwidu fil-wiċċ għandu t-tendenza li jnaqqas l-erja tal-wiċċ tiegħu, u jiċkien kemm jista' jkun.
Dan jikkawża li s-saff ta' likwidu fuq il-wiċċ jidher qisu huwa mgħotti b'membrana elastika rqiqa.
Meta l-klipp jitqiegħed bir-reqqa fuq il-wiċċ tal-ilma, il-molekuli tal-ilma li jinsabu fuq il-wiċċ jiġu ppressati xi ftit minn gravità il-klipp, sabiex il-molekuli tal-ilma li jinsabu taħt jipprovdu forza ta' restawr 'il fuq biex isostnu l-klipp (ftakar mill-ġdid elastiċità u l-liġi ta' Hooke).
Fir-realtà, il-klipps tal-karti mhumiex l-unika ħaġa li tista’ tuża; jistgħu jkunu wkoll oġġetti oħra bħal labar. Jekk tpoġġi labra bir-reqqa fuq wiċċ l-ilma, din se titla’ f’wiċċ l-ilma. Din hija wkoll ir-raġuni għaliex l-insetti jistgħu jgħumu fuq l-ilma.
Ekwazzjoni tat-Tensjoni tal-Wiċċ
Biex ngħinuna niksbu l-ekwazzjoni tat-tensjoni tal-wiċċ, nikkunsidraw wajer li huwa mgħawweġ fil-forma tal-ittra U. Wajer dritt ieħor huwa mwaħħal maż-żewġ saqajn tal-wajer U, fejn il-wajer dritt jista' jiċċaqlaq.
Jekk dan il-wajer jitpoġġa f'soluzzjoni tas-sapun, wara li jitneħħa, jifforma saff ta' ilma bis-sapun fuq il-wiċċ tal-wajer. Simili għal meta tilgħab bil-bżieżaq tas-sapun. Minħabba li l-wajer dritt jista' jiċċaqlaq u l-massa tiegħu mhijiex kbira wisq, is-saff ta' ilma bis-sapun jipprovdi forza ta' tensjoni tal-wiċċ fuq il-wajer dritt sabiex il-wajer dritt jiċċaqlaq 'il fuq (innota d-direzzjoni tal-vleġġa). Biex il-wajer dritt ma jiċċaqlaqx (il-wajer ikun f'ekwilibriju), hija meħtieġa forza totali li tkun diretta 'l isfel, fejn il-kobor tal-forza totali huwa F = w + T. F'ekwilibriju, F = il-forza eżerċitata mis-saff ta' ilma bis-sapun fuq il-wajer dritt.
Ejja ngħidu li t-tul ta' wajer dritt huwa l. Peress li s-saff ta' ilma bis-sapun li jmiss il-wajer dritt għandu żewġ uċuħ, il-forza ġġenerata mis-saff ta' ilma bis-sapun taġixxi tul tul ta' 2l. It-tensjoni tal-wiċċ fuq is-saff tas-sapun hija l-proporzjon bejn il-Forza (F) u t-tul tal-wiċċ li fuqu taġixxi l-forza (d). Għal dan il-każ, it-tul tal-wiċċ huwa 2l. Matematikament, huwa miktub:
Minħabba li t-tensjoni tal-wiċċ hija l-proporzjon tal-forza għat-tul tal-unità, l-unitajiet huma Newton kull metru (N/m) jew dina kull ċentimetru (dina/ċm).
Dawn li ġejjin huma xi valuri tat-Tensjoni tal-Wiċċ miksuba bbażati fuq esperimenti.
Abbażi tad-dejta t'hawn fuq, jidher li t-temperatura taffettwa t-tensjoni tal-wiċċ ta' fluwidu. Ġeneralment, hekk kif tiżdied it-temperatura, il-valur jonqos. Dan għaliex hekk kif tiżdied it-temperatura, il-molekuli tal-likwidu jiċċaqalqu aktar malajr, u b'hekk titnaqqas l-interazzjoni bejn il-molekuli tal-likwidu. Konsegwentement, il-valur tat-tensjoni tal-wiċċ jonqos ukoll.
Applikazzjoni fil-ħajja ta' kuljum
Qatt ħsibt għaliex naħslu l-ħwejjeġ bis-sapun? Il-problema hi li, biex ikollna ħwejjeġ tassew nodfa, l-ilma jrid jgħaddi minn lakuni dojoq ħafna fil-fibri. Dan jirrikjedi li tiżdied l-erja tal-wiċċ tal-ilma. Dan huwa diffiċli ħafna biex jinkiseb minħabba t-tensjoni tal-wiċċ. Irridu jew ma rridux, it-tensjoni tal-wiċċ tal-ilma trid titbaxxa l-ewwel. Nistgħu nnaqqsu t-tensjoni tal-wiċċ billi nużaw ilma sħun. Iktar ma tkun għolja t-temperatura tal-ilma, aħjar, għax iktar ma tkun għolja t-temperatura tal-ilma, iktar tkun baxxa t-tensjoni tal-wiċċ (ara t-tabella). Din hija l-ewwel alternattiva u rarament tintuża, ħlief għal dawk li jħobbu jilagħbu bl-ilma sħun. Alternattiva oħra hija l-użu tas-sapun.
F'temperatura ta' 20 oC, il-valur tat-tensjoni tal-wiċċ tal-ilma bis-sapun huwa 25,00 mN/m. Ipprova qabbel l-ilma bis-sapun u l-ilma sħun, liema għandu l-iżgħar valur? F'100 oC, il-valur tat-tensjoni tal-wiċċ tal-ilma sħun = 58,90. F'temperatura ta' 20 oC, it-tensjoni tal-wiċċ tal-ilma bis-sapun hija ta' 25,00 mN/m. L-użu tas-sapun huwa aktar vantaġġuż... l-ilma lanqas ma jkun sħun. Hemm fatturi oħra li jinfluwenzaw kemm il-ħwejjeġ jew ġisimna jistgħu jitnaddfu tajjeb bis-sapun. Għalhekk, dan ta' hawn fuq huwa biss fattur wieħed.
Għaliex il-bżieżaq tas-sapun jew tal-ilma huma tondi?
Il-bżieżaq tas-sapun, jew qtar tal-ilma, huma sferiċi fil-forma minħabba t-tensjoni tal-wiċċ. Ejja l-ewwel niddiskutu l-bżieżaq tas-sapun. Il-bżieżaq tas-sapun għandhom żewġ membrani rqaq fuq il-wiċċ tagħhom, b'saff irqiq ta' ilma bejniethom.
It-tensjoni tal-wiċċ tikkawża li l-membrana tiċkien, u għandha t-tendenza li tnaqqas l-erja tal-wiċċ tagħha. Meta l-membrana tal-ilma bis-sapun tiċkien u tipprova tnaqqas l-erja tal-wiċċ tagħha, tinqala' differenza fil-pressjoni tal-arja bejn in-naħa ta' barra tal-membrana (pressjoni atmosferika) u n-naħa ta' ġewwa tal-membrana. Il-pressjoni tal-arja barra l-membrana (pressjoni atmosferika) timbotta wkoll il-membrana tal-ilma bis-sapun hekk kif tiċkien, għaliex il-pressjoni tal-arja ġewwa l-membrana hija aktar baxxa.
Wara li l-membrana tiċkien, l-arja ġewwa (l-arja maqbuda bejn iż-żewġ membrani) tiġi wkoll ikkompressata, u b'hekk tiżdied il-pressjoni tal-arja ġewwa l-membrana sakemm il-kontrazzjoni tieqaf. Fi kliem ieħor, meta l-kontrazzjoni tieqaf, il-pressjoni tal-arja bejn il-membrani hija ugwali għall-pressjoni atmosferika + il-forza tat-tensjoni tal-wiċċ li tiċkien il-membrani.
Allura xi ngħidu dwar qtar tan-nida jew qtar tal-ilma li joħorġu minn vit? Huma essenzjalment l-istess, billi l-kawża primarja hija t-tensjoni tal-wiċċ. Filwaqt li bużżieqa tas-sapun għandha żewġ membrani rqaq fuq iż-żewġ uċuħ tagħha, qatra ilma għandha membrana rqiqa waħda biss, fuq barra tal-qatra. Il-parti ta’ ġewwa hija mimlija bl-ilma. Il-parti ta’ barra tal-qatra tinġibed ’il ġewwa. B’riżultat ta’ dan, l-ilma jiċkien, u għandu t-tendenza li jnaqqas l-erja tal-wiċċ tiegħu. Il-pressjoni atmosferika esterna tgħin ukoll biex tikkompressa l-qatra ilma. Il-kontrazzjoni tieqaf meta l-pressjoni fuq ġewwa tal-ilma tkun ugwali għall-pressjoni atmosferika flimkien mal-forza li tikkontraġġi l-membrana tal-ilma.
