ייבערפלאַך שפּאַנונג

פֿאַרשטיין ייבערפלאַך שפּאַנונג

אויבערפלאַך שפּאַנונג פּאַסירט ווײַל די אויבערפלאַך פֿון אַ פֿליסיקייט טענדירט צו ווערן שטייף, שאַפֿנדיק אַ דין מעמבראַן-ווי אויסזען. דאָס ווערט באַאײַנפֿלוסט דורך די קאָוכיסיוו כוחות צווישן וואַסער מאָלעקולן. כּדי בעסער צו פֿאַרשטיין די דערקלערונג, באַטראַכט די פֿאָלגנדיקע אילוסטראַציע. לאָמיר באַטראַכטן אַ פֿליסיקייט אין אַ קאַנטיינער.

פליסיקע מאלעקולן ציען טיפיש איינער דעם אנדערן. אינעווייניק פון א פליסיקייט, איז יעדע פליסיקע מאלעקול ארומגענומען מיט אנדערע מאלעקולן אויף יעדער זייט; אבער אויף דער ייבערפלאך פון דער פליסיקייט, זענען דא נאר פליסיקע מאלעקולן צו די זייטן און אונטן. עס זענען נישטא קיין אנדערע פליסיקע מאלעקולן אויבן. ווייל פליסיקע מאלעקולן ציען איינער דעם אנדערן, איז דא א נעץ קראפט פון נול אויף די מאלעקולן אינעווייניג פון דער פליסיקייט. פארקערט, פליסיקע מאלעקולן אויף דער ייבערפלאך ווערן אנגעצויגן דורך די פליסיקע מאלעקולן אויף די זייטן און אונטן. אלס רעזולטאט, איז דא א נעץ קראפט אויף דער ייבערפלאך פון דער פליסיקייט וואס איז געריכטעט אראפ. צוליב דעם נעץ קראפט אראפ, טענדירט די פליסיקייט אויף דער ייבערפלאך צו פארקלענערן איר ייבערפלאך, שרינקענדיג אזויפיל ווי מעגליך.

דאָס פאַראורזאַכט אַז די שיכט פון פליסיקייט אויף דער ייבערפלאַך זאָל אויסזען ווי זי איז באדעקט מיט אַ דין עלאַסטישן מעמבראַנע. 

ווען דער קלעמערל ווערט פארזיכטיק געשטעלט אויף דער ייבערפלאַך פון וואַסער, ווערן די וואַסער מאָלעקולן וואָס געפינען זיך אויף דער ייבערפלאַך אַ ביסל צוגעדריקט דורך דער גראַוויטאַציע פון ​​דער קלעמערל, אַזוי אַז די וואַסער מאָלעקולן וואָס געפינען זיך אונטן נוצן אַן אויפווערטס-צוריקשטעלנדיקע קראַפט צו שטיצן דעם קלעמערל (געדענקט עלאַסטיסיטי און הוק'ס געזעץ ).

אין פאַקט, פּאַפּיר קלעמערלעך זענען נישט די איינציקע זאַך וואָס איר קענט נוצן; זיי קענען אויך זיין אַנדערע אַבדזשעקטן ווי נאָדלען. אויב איר לייגט פֿאָרזיכטיק אַ נאָדל אויף דער ייבערפלאַך פֿון וואַסער, וועט זי שווימען. דאָס איז אויך פאַרוואָס ינסעקטן קענען שווימען אויף וואַסער.

אויבערפלאַך שפּאַנונג גלייכונג

כדי צו העלפן אונז אויסרעכענען די אויבערפלאך שפּאַנונג גלייכונג, באַטראַכטן מיר אַ דראָט וואָס איז געבויגן אין דער פאָרעם פון דעם אות U. נאָך אַ גלייכער דראָט איז אַטאַטשט צו די צוויי פיס פון דעם U דראָט, וואו דער גלייכער דראָט קען באַוועגט ווערן.

אויב מען לייגט אריין דעם דראָט אין אַ זייף לייזונג, וועט זיך, נאָכדעם וואָס מען נעמט עס אַראָפּ, פאָרמירן אַ שיכט זייף-וואַסער אויף דער ייבערפלאַך פון דראָט. ענלעך צו ווען מען שפּילט זייף-בלאזלעך. ווייל דער גלייכער דראָט קען באַוועגט ווערן און זיין מאַסע איז נישט צו גרויס, וועט די שיכט זייף-וואַסער צושטעלן אַן אויבערפלאַך שפּאַנונג-קראַפט אויף דעם גלייכן דראָט, אַזוי אַז דער גלייכער דראָט באַוועגט זיך אַרויף (באַמערקט די ריכטונג פון פײַל). כּדי צו האַלטן דעם גלייכן דראָט פון באַוועגן זיך (דער דראָט איז אין גלייכגעוויכט), איז נויטיק אַ גאַנצע קראַפט וואָס איז געריכטעט אַראָפּ, וואו די גרייס פון דער גאַנצער קראַפט איז F = w + T. אין גלייכגעוויכט, F = די קראַפט וואָס די שיכט זייף-וואַסער אויסאיבט אויף דעם גלייכן דראָט.

לאָמיר זאָגן אַז די לענג פֿון אַ גלייכן דראָט איז l. ווײַל די שיכט זייף־וואַסער וואָס רירט אָן דעם גלייכן דראָט האָט צוויי ייבערפֿלאַכן, ווירקט די קראַפֿט וואָס ווערט גענערירט דורך דער זייף־וואַסער שיכט אויף אַ לענג פֿון 2l. די ייבערפֿלאַך־שפּאַנונג אויף דער זייף־שיכט איז די פּראָפּאָרציע צווישן דער קראַפֿט (F) און דער לענג פֿון דער ייבערפֿלאַך אויף וועלכער די קראַפֿט ווירקט (d). פֿאַר דעם פֿאַל איז די לענג פֿון דער ייבערפֿלאַך 2l. מאַטעמאַטיש, שרײַבט מען:

ווייל אויבערפלאַך שפּאַנונג איז די פאַרהעלטעניש פון קראַפט צו איינהייט לענג, זענען די איינהייטן ניוטאָן פּער מעטער (N/m) אָדער דיין פּער סענטימעטער (דין/cm).

די פאלגענדע זענען עטלעכע ייבערפלאַך שפּאַנונג ווערטן באקומען באזירט אויף עקספּערימענטן.

באַזירט אויף די דאַטן אויבן, עס שיינט אַז טעמפּעראַטור אַפעקטירט די ייבערפלאַך שפּאַנונג פון אַ פליסיקייט. בכלל, ווי די טעמפּעראַטור וואַקסט, די ווערט פאַרקלענערט זיך. דאָס איז ווייַל ווי די טעמפּעראַטור וואַקסט, די פליסיקייט מאָלעקולן רירן זיך שנעלער, וואָס פאַרקלענערט די ינטעראַקציע צווישן די פליסיקייט מאָלעקולן. דערפֿאַר, די ייבערפלאַך שפּאַנונג ווערט פאַרקלענערט זיך אויך.

אַפּליקאַציע אין טעגלעך לעבן

האָט איר זיך שוין אַמאָל געוואונדערט פאַרוואָס מיר וואַשן קליידער מיט זייף? די פּראָבלעם איז, כּדי צו באַקומען באמת ריינע קליידער, מוז וואַסער דורכגיין זייער שמאָלע לעכער אין די פֿייבערס. דאָס פֿאָדערט צו פֿאַרגרעסערן די ייבערפֿלאַך פֿון וואַסער. דאָס איז זייער שווער צו דערגרייכן צוליב דער ייבערפֿלאַך שפּאַנונג. צי איר ווילט עס אָדער נישט, מוז מען ערשט פֿאַרנידעריקן די ייבערפֿלאַך שפּאַנונג פֿון וואַסער. מיר קענען פֿאַרנידעריקן די ייבערפֿלאַך שפּאַנונג דורך ניצן הייס וואַסער. וואָס העכער די וואַסער טעמפּעראַטור, אַלץ בעסער, ווײַל ווי העכער די וואַסער טעמפּעראַטור, אַלץ נידעריקער די ייבערפֿלאַך שפּאַנונג (זעט טאַבעלע). דאָס איז די ערשטע אָלטערנאַטיוו און ווערט זעלטן גענוצט, אַחוץ פֿאַר יענע וואָס האָבן ליב צו שפּילן מיט הייס וואַסער. נאָך אַן אָלטערנאַטיוו איז צו נוצן זייף.

ביי א טעמפעראטור פון 20 ^° C, איז די אויבערפלאך שפּאַנונג ווערט פון זייף וואַסער 25,00 mN/m. פרובירט צו פארגלייכן זייף וואַסער און הייס וואַסער, וועלכע ווערט איז די קלענסטע? ביי 100 ^° C, איז די אויבערפלאך שפּאַנונג ווערט פון הייס וואַסער = 58,90. ביי א טעמפעראטור פון 20 ^° C, איז די אויבערפלאך שפּאַנונג ווערט פון זייף וואַסער 25,00 mN/m. עס איז מער רעוועכדיק צו נוצן זייף... די וואַסער איז אויך נישט הייס. עס זענען נאך דא אנדערע פאַקטאָרן וואָס ווירקן ווי גוט אונדזערע קליידער אדער קערפּערס קענען ווערן גערייניקט מיט זייף. אַזוי וואָס איז דערקלערט אויבן איז בלויז איינער פון די השפּעה פאַקטאָרן.

פארוואס זענען זייף אדער וואסער בלאָזן קייַלעכדיק?

זייף בלאָזן, אדער וואַסער טראָפּנס, זענען קוגל-פאָרעם צוליב ייבערפלאַך שפּאַנונג. לאָמיר ערשט דיסקוטירן זייף בלאָזן. זייף בלאָזן האָבן צוויי דין מעמבראַנעס אויף זייער ייבערפלאַך, מיט אַ דין שיכט וואַסער צווישן זיי.

אויבערפלאַך שפּאַנונג פאַראורזאַכט אַז די מעמבראַנע זאָל זיך ציען צוזאַמען, און דאָס טענדירט צו רעדוצירן איר אויבערפלאַך. ווען די זייף-וואַסער מעמבראַנע ציט זיך צוזאַמען און פּרוּווט צו רעדוצירן איר אויבערפלאַך, ענטשטייט אַן אונטערשייד אין לופט דרוק צווישן דער אויסערלעכער זייט פון דער מעמבראַנע (אַטמאָספערישער דרוק) און דער אינעווייניק פון דער מעמבראַנע. דער לופט דרוק אַרויס פון דער מעמבראַנע (אַטמאָספערישער דרוק) שטופּט אויך די זייף-וואַסער מעמבראַנע ווען זי ציט זיך צוזאַמען, ווייל דער לופט דרוק אינעווייניק פון דער מעמבראַנע איז נידעריקער.

נאכדעם וואס די מעמבראן ציט זיך צוזאם, ווערט די לופט אינעווייניק (די לופט וואס ווערט איינגעשפארט צווישן די צוויי מעמבראנען) אויך צוזאמענגעדריקט, וואס פארגרעסערט דעם לופט דרוק אינעווייניק אין דער מעמבראן ביז די קאנטראקציע שטעלט זיך אפ. מיט אנדערע ווערטער, ווען די קאנטראקציע שטעלט זיך אפ, איז דער לופט דרוק צווישן די מעמבראנען גלייך צום אטמאספערישער דרוק + די אויבערפלאך שפּאַנונג קראַפט וואס ציט צוזאם די מעמבראנען.

נו, וואָס וועגן טוי טראָפּנס אָדער וואַסער טראָפּנס וואָס קומען אַרויס פון אַ קראַן? זיי זענען אין עסענץ די זעלבע, ווייל די הויפּט סיבה איז ייבערפלאַך שפּאַנונג. בשעת אַ זייף בלאָז האט צוויי דין מעמבראַנעס אויף אירע צוויי ייבערפלאַכן, האט אַ וואַסער טראָפּן בלויז איין דין מעמבראַנע, אויף דער אַרויס פון דעם טראָפּן. די אינעווייניק איז אָנגעפילט מיט וואַסער. די אַרויס פון דעם טראָפּן ווערט אַרײַנגעצויגן. דער רעזולטאַט איז אַז דאָס וואַסער ציט זיך צוזאַמען, און דאָס טענדירט צו רעדוצירן זײַן ייבערפלאַך. דער אויסערלעכער אַטמאָספערישער דרוק העלפט אויך צו קאָמפּרעסירן דעם וואַסער טראָפּן. די קאָנטראַקציע שטעלט זיך אָפּ ווען דער דרוק אויף דער אינעווייניק פון וואַסער איז גלייך צום אַטמאָספערישן דרוק פּלוס די קראַפט וואָס ציט צוזאַמען די וואַסער מעמבראַנע.