سطح کا تناؤ

سطحی تناؤ کو سمجھنا

سطح کا تناؤ اس لیے ہوتا ہے کیونکہ مائع کی سطح سخت ہوتی ہے، جس سے ایک پتلی جھلی نما شکل پیدا ہوتی ہے۔ یہ پانی کے مالیکیولز کے درمیان مربوط قوتوں سے متاثر ہوتا ہے۔ اس وضاحت کو بہتر طور پر سمجھنے کے لیے، درج ذیل مثال پر غور کریں۔ آئیے ایک کنٹینر میں مائع پر غور کریں۔

مائع مالیکیول عام طور پر ایک دوسرے کو اپنی طرف متوجہ کرتے ہیں۔ مائع کے اندر، ہر مائع مالیکیول ہر طرف دوسرے مالیکیولز سے گھرا ہوتا ہے۔ لیکن مائع کی سطح پر، اطراف اور نیچے صرف مائع مالیکیولز ہوتے ہیں۔ اوپر کوئی اور مائع مالیکیول نہیں ہیں۔ چونکہ مائع مالیکیول ایک دوسرے کو اپنی طرف متوجہ کرتے ہیں، اس لیے مائع کے اندرونی حصے میں مالیکیولز پر صفر کی خالص قوت ہوتی ہے۔ اس کے برعکس، سطح پر مائع مالیکیول اطراف اور نیچے مائع مالیکیولز کی طرف متوجہ ہوتے ہیں۔ نتیجے کے طور پر، مائع کی سطح پر ایک خالص قوت ہوتی ہے جو نیچے کی طرف جاتی ہے۔ نیچے کی طرف اس خالص قوت کی وجہ سے، سطح پر موجود مائع اپنی سطح کے رقبے کو کم کرتا ہے، جتنا ممکن ہو سکڑتا ہے۔

اس کی وجہ سے سطح پر مائع کی تہہ ایسی ظاہر ہوتی ہے جیسے یہ ایک پتلی لچکدار جھلی سے ڈھکی ہوئی ہو۔ 

جب کلپ کو پانی کی سطح پر احتیاط سے رکھا جاتا ہے، تو سطح پر موجود پانی کے مالیکیولز کو کلپ کی کشش ثقل سے ہلکا سا دبایا جاتا ہے ، تاکہ نیچے موجود پانی کے مالیکیول کلپ کو سہارا دینے کے لیے اوپر کی طرف بحال کرنے والی قوت کا استعمال کریں ( لچک اور ہُک کے قانون کو یاد کریں )۔

حقیقت میں، کاغذی کلپس ہی واحد چیز نہیں ہے جسے آپ استعمال کر سکتے ہیں۔ وہ دوسری چیزیں بھی ہو سکتی ہیں جیسے سوئیاں۔ اگر آپ احتیاط سے سوئی کو پانی کی سطح پر رکھیں تو وہ تیرنے لگے گی۔ یہی وجہ ہے کہ کیڑے پانی پر تیر سکتے ہیں۔

سطحی تناؤ کی مساوات

سطحی تناؤ کی مساوات حاصل کرنے میں ہماری مدد کرنے کے لیے، ہم ایک تار پر غور کرتے ہیں جو U شکل میں جھکا ہوا ہے۔ ایک اور سیدھی تار U تار کی دونوں ٹانگوں کے ساتھ لگی ہوئی ہے، جہاں سیدھی تار کو حرکت دی جا سکتی ہے۔

اگر اس تار کو صابن کے محلول میں ڈالا جائے تو اسے ہٹانے کے بعد تار کی سطح پر صابن والے پانی کی تہہ بن جائے گی۔ اسی طرح جب آپ صابن کے بلبلے کھیلتے ہیں۔ چونکہ سیدھی تار کو منتقل کیا جا سکتا ہے اور اس کا حجم زیادہ نہیں ہے، صابن والے پانی کی تہہ سیدھی تار پر سطحی تناؤ کی قوت فراہم کرے گی تاکہ سیدھی تار اوپر کی طرف بڑھے (تیر کی سمت کو نوٹ کریں)۔ سیدھی تار کو حرکت سے روکنے کے لیے (تار توازن میں ہے)، ایک کل قوت کی ضرورت ہے جو نیچے کی طرف ہو، جہاں کل قوت کی شدت F = w + T ہے۔ توازن میں، F = وہ قوت جو صابن والے پانی کی تہہ سے سیدھے تار پر لگائی جاتی ہے۔

فرض کریں کہ ایک سیدھی تار کی لمبائی l ہے۔ چونکہ صابن والے پانی کی تہہ جو سیدھے تار کو چھوتی ہے اس کی دو سطحیں ہوتی ہیں، اس لیے صابن والے پانی کی تہہ سے پیدا ہونے والی قوت 2l کی لمبائی کے ساتھ کام کرتی ہے۔ صابن کی تہہ پر سطح کا تناؤ فورس (F) اور سطح کی لمبائی کے درمیان تناسب ہے جس پر قوت کام کرتی ہے (d)۔ اس صورت میں، سطح کی لمبائی 2l ہے. ریاضی میں لکھا ہے:

چونکہ سطحی تناؤ قوت کا تناسب یونٹ کی لمبائی ہے، اس لیے یونٹ نیوٹن فی میٹر (N/m) یا ڈائن فی سینٹی میٹر (dyn/cm) ہیں۔

تجربات کی بنیاد پر حاصل کردہ کچھ سطحی تناؤ کی قدریں درج ذیل ہیں۔

مندرجہ بالا اعداد و شمار کی بنیاد پر، یہ ظاہر ہوتا ہے کہ درجہ حرارت کسی سیال کی سطح کے تناؤ کو متاثر کرتا ہے۔ عام طور پر، جیسے جیسے درجہ حرارت بڑھتا ہے، قدر کم ہوتی جاتی ہے۔ اس کی وجہ یہ ہے کہ جیسے جیسے درجہ حرارت بڑھتا ہے، مائع مالیکیول تیزی سے حرکت کرتے ہیں، مائع مالیکیولز کے درمیان تعامل کو کم کرتے ہیں۔ اس کے نتیجے میں، سطح کی کشیدگی کی قیمت بھی کم ہوتی ہے.

روزمرہ کی زندگی میں درخواست

کیا آپ نے کبھی سوچا ہے کہ ہم کپڑے صابن سے کیوں دھوتے ہیں؟ مسئلہ یہ ہے کہ صحیح معنوں میں صاف ستھرے کپڑے حاصل کرنے کے لیے پانی کو ریشوں میں بہت تنگ خلا سے گزرنا چاہیے۔ اس کے لیے پانی کی سطح کا رقبہ بڑھانے کی ضرورت ہے۔ سطح کے تناؤ کی وجہ سے یہ حاصل کرنا بہت مشکل ہے۔ اسے پسند کریں یا نہ کریں، پانی کی سطح کے تناؤ کو پہلے کم کیا جانا چاہیے۔ ہم گرم پانی کا استعمال کرکے سطح کے تناؤ کو کم کرسکتے ہیں۔ پانی کا درجہ حرارت جتنا زیادہ ہوگا، اتنا ہی بہتر، جتنا پانی کا درجہ حرارت زیادہ ہوگا، سطح کا تناؤ اتنا ہی کم ہوگا (ٹیبل دیکھیں)۔ یہ پہلا متبادل ہے اور شاذ و نادر ہی استعمال ہوتا ہے، سوائے ان لوگوں کے جو گرم پانی سے کھیلنا پسند کرتے ہیں۔ دوسرا متبادل صابن کا استعمال ہے۔

^{20 o} C کے درجہ حرارت پر ، صابن والے پانی کی سرفیس ٹینشن ویلیو 25,00 mN/m ہے۔ صابن والے پانی اور گرم پانی کا موازنہ کرنے کی کوشش کریں، کون سی قدر سب سے چھوٹی ہے؟ 100 ^o C پر، گرم پانی کی سطح کے تناؤ کی قدر = 58,90۔ 20 ^o C کے درجہ حرارت پر ، صابن والے پانی کی سطح کے تناؤ کی قدر 25,00 mN/m ہے۔ صابن کا استعمال زیادہ فائدہ مند ہے… پانی بھی گرم نہیں ہے۔ ابھی بھی دیگر عوامل ہیں جو اس بات پر اثر انداز ہوتے ہیں کہ ہمارے کپڑوں یا جسم کو صابن سے کتنی اچھی طرح سے صاف کیا جا سکتا ہے۔ لہذا جو اوپر بیان کیا گیا ہے وہ صرف ایک اثر انگیز عوامل میں سے ایک ہے۔

صابن یا پانی کے بلبلے گول کیوں ہوتے ہیں؟

صابن کے بلبلے، یا پانی کی بوندیں، سطح کے تناؤ کی وجہ سے شکل میں کروی ہوتی ہیں۔ آئیے پہلے صابن کے بلبلوں پر بات کرتے ہیں۔ صابن کے بلبلوں کی سطح پر دو پتلی جھلی ہوتی ہیں، ان کے درمیان پانی کی ایک پتلی پرت ہوتی ہے۔

سطحی تناؤ جھلی کے سکڑنے کا سبب بنتا ہے، جس سے اس کی سطح کا رقبہ کم ہوتا ہے۔ جب صابن والے پانی کی جھلی سکڑتی ہے اور اپنی سطح کے رقبے کو کم کرنے کی کوشش کرتی ہے، تو جھلی کے باہر (ماحول کا دباؤ) اور جھلی کے اندر کے درمیان ہوا کے دباؤ میں فرق پیدا ہوتا ہے۔ جھلی کے باہر ہوا کا دباؤ (ماحول کا دباؤ) بھی صابن والے پانی کی جھلی کو دھکیل دیتا ہے کیونکہ یہ سکڑتی ہے، کیونکہ جھلی کے اندر ہوا کا دباؤ کم ہوتا ہے۔

جھلی کے سکڑنے کے بعد، اندر کی ہوا (دو جھلیوں کے درمیان پھنسی ہوئی ہوا) کو بھی کمپریس کیا جاتا ہے، جس سے جھلی کے اندر ہوا کا دباؤ بڑھ جاتا ہے جب تک کہ سکڑنا بند نہ ہو جائے۔ دوسرے لفظوں میں، جب سنکچن رک جاتا ہے، تو جھلیوں کے درمیان ہوا کا دباؤ ماحول کے دباؤ کے برابر ہوتا ہے + سطحی تناؤ کی قوت جو جھلیوں کو سکڑتی ہے۔

تو شبنم کے قطروں یا نل سے نکلنے والے پانی کے قطروں کا کیا ہوگا؟ وہ بنیادی طور پر ایک جیسے ہیں، کیونکہ بنیادی وجہ سطحی تناؤ ہے۔ جب کہ صابن کے بلبلے کی دو سطحوں پر دو پتلی جھلی ہوتی ہے، پانی کی بوند بوند کے باہر صرف ایک پتلی جھلی ہوتی ہے۔ اندر پانی سے بھرا ہوا ہے۔ قطرہ کا باہری حصہ اندر کی طرف کھینچا جاتا ہے۔ نتیجے کے طور پر، پانی سکڑتا ہے، اس کی سطح کے رقبے کو کم کرتا ہے۔ بیرونی ماحول کا دباؤ پانی کی بوند کو دبانے میں بھی مدد کرتا ہے۔ سنکچن اس وقت رک جاتا ہے جب پانی کے اندر کا دباؤ ماحول کے دباؤ کے علاوہ پانی کی جھلی کو سکڑنے والی قوت کے برابر ہو جاتا ہے۔