Hech qachon sovun pufakchalari o'ynaganmisiz? Sovun pufakchalari dumaloq. Kulgili. Puflash mumkin. Uchib ketgandan so'ng, sovun pufakchalari yorilib ketadi. Voy, bu juda qiziqarli, bolalik o'yini. Nima uchun sovun pufakchalari dumaloq?
Iltimos, ertalab uyg'onib, keyin uy atrofidagi barglarga e'tibor bering. Barglarga yopishgan shudring tomchilariga e'tibor bering. G'alati; shudring tomchilari yumaloq. Qanday qilib bunday bo'lishi mumkin?
Sirt tarangligi suyuqlik yuzasi yupqa membranaga o'xshab ko'rinishi uchun torayishga moyil bo'lgani uchun yuzaga keladi. Bunga suv molekulalari orasidagi birlashish kuchi ta'sir qiladi. Ushbu tushuntirishni yaxshiroq tushunish uchun quyidagi rasmni ko'rib chiqing. Biz idishdagi suyuqlikni ko'rib chiqamiz.
Suyuqlik ichida har bir suyuqlik molekulasi har ikki tomondan boshqa molekulalar bilan o'ralgan; lekin suyuqlik yuzasida faqat pastda suyuqlik molekulalari mavjud. Yuqori qismida boshqa suyuqlik molekulalari yo'q. Suyuqlik molekulasi bir-birini tortgani uchun, suyuqlikning ichki qismida molekulada nolga teng umumiy kuch mavjud. Aksincha, sirtda joylashgan suyuqlik molekulalari pastki qismdagi suyuqlik zarralari tomonidan tortiladi. Natijada, suyuqlik yuzasida pastga yo'naltirilgan umumiy kuch mavjud. Pastga yo'naltirilgan umumiy kuch tufayli, sirtda joylashgan suyuqlik iloji boricha qisqarib, o'z sirt maydonini kamaytirishga moyil bo'ladi.
Bu sirtdagi suyuqlik qatlamining yupqa elastik membrana bilan qoplangandek ko'rinishiga olib keladi. Bu hodisa sirt tarangligi deb nomlanadi.
Qisqich suv yuzasiga ehtiyotkorlik bilan joylashtirilganda, sirtda joylashgan suv molekulalari qisqichning tortishish kuchi bilan biroz bosiladi, shunda pastda joylashgan suv molekulalari qisqichni ushlab turish uchun tiklash kuchini beradi.
Aslida, bu nafaqat qisqichlar yoki qog'oz qisqichlar, balki ignalar kabi boshqa narsalar hamdir. Agar biz ignani ehtiyotkorlik bilan suv yuzasiga qo'ysak, igna suzib yuradi. Suyuqlikning sirt tarangligi ham hasharotlarning suv ustida suzib yurishining sababidir.
Sirt tarangligi tenglamasi
Avvalgi muhokamada biz sirt tarangligi tushunchasini sifat jihatidan o'rgangan edik (matematik tenglama yo'q). Endi biz sirt tarangligini miqdoriy jihatdan ko'rib chiqamiz. Sirt tarangligi tenglamasini chiqarishga yordam berish uchun biz U harfini hosil qilish uchun egilgan simni ko'rib chiqamiz. U simining ikki oyog'iga yana bir to'g'ri sim biriktirilgan, bu yerda to'g'ri simni harakatlantirish mumkin.
Agar bu sim sovunga kiritilsa, uni olib tashlaganingizdan so'ng, sim yuzasida sovunli suv qatlami hosil bo'ladi. Bu xuddi sovun pufakchalarini o'ynagandek. To'g'ri simni siljitish mumkinligi va massa juda katta bo'lmaganligi sababli, sovunli suv qatlami to'g'ri simga sirt taranglik kuchini beradi, shunda sim to'g'ri yuqoriga ko'tariladi. To'g'ri simning harakatlanishiga yo'l qo'ymaslik uchun (sim muvozanatda), umumiy pastga yo'naltirilgan kuch kerak, bu yerda umumiy kuchning miqdori F = w + T ga teng. Muvozanatda, F = sovun qatlami tomonidan to'g'ri simga ko'tarilgan sirt taranglik kuchi.
To'g'ri simning uzunligi l ga teng deb faraz qilaylik. To'g'ri simga tegib turgan sovunli suv qatlami ikkita sirtga ega bo'lgani uchun, sovunli suv qatlami tomonidan hosil qilingan sirt taranglik kuchi 2l bo'ylab ishlaydi. Sovun qatlamidagi sirt tarangligi sirt taranglik kuchi (F) va kuch ishlaydigan sirt uzunligi (d) o'rtasidagi taqqoslashdir. Bu holda, sirt uzunligi 2l ga teng. Matematik tarzda yozilgan:
Sirt tarangligi sirt taranglik kuchi va uzunlik o'rtasidagi nisbat bo'lgani uchun, sirt taranglik birligi metrga Nyuton (N / m) yoki santimetrga din (din/sm) ga teng.
Quyida tajribalar asosida olingan ba'zi sirt tarangligi qiymatlari keltirilgan.
Sirt tarangligi ma'lumotlariga asoslanib, harorat suyuqlik sirt tarangligi qiymatiga ta'sir qiladi. Odatda harorat oshganda, sirt tarangligi qiymati pasayadi (har bir haroratda suvning sirt tarangligini solishtiring. Jadvalga qarang). Buning sababi shundaki, harorat oshganda, suyuqlik molekulalari tezroq harakatlanadi, shuning uchun suyuqlik molekulalari orasidagi o'zaro ta'sir ta'siri kamayadi. Natijada sirt tarangligi qiymati ham pasayadi.
Kundalik hayotda sirt tarangligi tushunchalarini qo'llash
Hech qachon, nega kiyimlarni sovun bilan yuvishimiz kerak, deb so'raganmisiz? Muammo shundaki, biz yuvadigan kiyimlar chindan ham toza; suv kiyim tolalari orasidagi juda tor oraliqdan o'tishi kerak. Shu sababli, suv yuzasi maydonini ko'paytirish kerak. Xo'sh, buni sirt tarangligi tufayli qilish juda qiyin. Avval sirt tarangligi qiymatini pasaytirish kerak. Biz issiq suv yordamida sirt tarangligini kamaytirishimiz mumkin. Suv harorati qanchalik yuqori bo'lsa, shuncha yaxshi, chunki suv harorati qanchalik yuqori bo'lsa, sirt tarangligi shunchalik kichik bo'ladi (jadvalga qarang). Bu birinchi alternativa va kamdan-kam qo'llaniladigan usul. Yana bir variant - sovun ishlatish.
20 o C haroratda sovunli suv yuzasining taranglik qiymati 25.00 mN/m ni tashkil qiladi. Sovun va issiq suvni taqqoslab ko'ring, qaysi biri eng kichik sirt taranglik qiymati? 100 o C da issiq suv sirt taranglik qiymati = 58.90. 20 o C haroratda sovunning sirt taranglik qiymati 25.00 mN/m ni tashkil qiladi. Sovundan foydalanish foydaliroq. Yuqorida tushuntirilgan narsa ta'sir qiluvchi omillardan faqat bittasi?
Nima uchun sovun yoki suv pufagi yumaloq?
Sovun pufakchalari yoki suv tomchilari yumaloq shaklga ega, chunki ular sirt tarangligi ta'sirida bo'ladi. Avval sovun pufakchalari haqida gaplashamiz. Sovun pufakchalari yuzasida ikkita yupqa membranaga ega va ular orasida yupqa suv qatlamlari joylashgan.
Sirt tarangligining mavjudligi membrananing qisqarishiga olib keladi va uning sirt maydonini kamaytirishga moyil bo'ladi. Sovunli suv membranasi qisqarib, sirt maydonini minimallashtirishga harakat qilganda, membrananing tashqi tomonidagi havo bosimi (atmosfera bosimi) va qatlamning ichki qismidagi havo bosimi o'rtasida farq bo'ladi. Qatlam tashqarisidagi havo bosimi (atmosfera bosimi) ham sovunli suv membranasi qisqarganda uni itaradi, chunki membrananing ichki qismidagi havo bosimi kichikroq.
Membrana qisqargandan so'ng, ichidagi havo (ikki membrana orasida qolgan havo) bostiriladi va qisqarish yo'qolguncha qatlam ichidagi havo bosimi oshiriladi. Boshqacha qilib aytganda, endi qisqarish yo'q bo'lganda, membranalar orasidagi havo bosimi miqdori atmosfera bosimi + qatlamni burishtiradigan sirt tarangligi kuchiga teng bo'ladi.
Xo'sh, jo'mrakdan chiqayotgan shudring tomchilari yoki suv tomchilari haqida nima deyish mumkin? Xuddi shunday, chunki asosiy sabab sirt tarangligi. Agar sovun pufakchalari ikkita sirtda ikkita yupqa membranaga ega bo'lsa, unda suv tomchilari faqat bitta yupqa qatlamga ega, bu suv tomchilarining tashqi tomonida. Ichki qismi suv bilan to'la. Birlashish kuchi tufayli sirt tarangligi paydo bo'ladi. Suv tomchisining tashqi qismi ichkariga tortiladi. Natijada, suv qisqaradi va uning sirt maydonini kamaytirishga moyil bo'ladi. Tashqi atmosfera bosimi ham suv tomchilarini bostiradi. Suvning ichki qismidagi bosim atmosfera bosimi + suv membranasini toraytiradigan sirt tarangligi kuchiga teng bo'lganda, qisqarish to'xtaydi.
