Overflatespenningsdefinisjon og årsaker
Hva overflatespenning er og hvordan det fungerer
Aminart/Getty Images
Definisjon av overflatespenning
Overflatespenninger en fysisk egenskap lik mengden kraft per arealenhet som er nødvendig for å utvide overflaten til a væske . Det er tendensen til en væskeoverflate å oppta minst mulig overflateareal. Overflatespenning er en hovedfaktor i kapillærvirkning . Tilsetning av stoffer kalt overflateaktive stoffer kan redusere overflatespenningen til en væske. Tilsetning av vaskemiddel til vann reduserer for eksempel overflatespenningen. Samtidig som pepper drysset på vann flyter, pepper drysset på vann med vaskemiddel vil synke.
Overflatespenningskrefterskyldes intermolekylære krefter mellom væskens molekyler ved væskens ytre grenser.
Enhetene for overflatespenning er enten energi per arealenhet eller kraft per lengdeenhet.
Eksempler på overflatespenning
- Overflatespenning gjør at noen insekter og andre små dyr, som er tettere enn vann, kan gå over overflaten uten å synke.
- Den avrundede formen til vanndråper på en overflate skyldes overflatespenning.
- Tårer av vindanne bekker på glasset til en alkoholholdig drikk (ikke bare vin) på grunn av samspillet mellom de forskjellige overflatespenningsverdiene til etanol og vann og den raskere fordampningen av alkohol sammenlignet med vann.
- Olje og vann skilles på grunn av spenningen mellom to forskjellige væsker. I dette tilfellet er begrepet 'grensesnittspenning', men det er ganske enkelt en type overflatespenning mellom to væsker.
Hvordan overflatespenning fungerer
I grensesnittet mellom en væske og atmosfæren (vanligvis luft), er væskemolekylene mer tiltrukket av hverandre enn de er til luftmolekylene. Med andre ord samholdskraft er større enn heftkraften. Fordi de to kreftene ikke er i balanse, kan overflaten anses å være under spenning, som om den var omsluttet av en elastisk membran (derav begrepet 'overflatespenning'. Nettoeffekten av kohesjon versus adhesjon er at det er en innad kraft ved overflatelaget Dette er fordi det øverste laget av et molekyl ikke er omgitt av væske på alle sider.
Vann har en spesielt høy overflatespenning fordi vannmolekyler tiltrekkes av hverandre av sin polaritet og er i stand til å engasjere seg i hydrogenbinding.