Ključna razlika – površinska napetost proti kapilarnemu delovanju
Površinska napetost in kapilarno delovanje sta fizikalni lastnosti tekočih snovi. So makroskopske lastnosti tekočin. Ključna razlika med površinsko napetostjo in kapilarnim delovanjem je v tem, da se površinska napetost meri kot sila, ki deluje na določeno dolžino tekočine, podana z enoto N/m (Newton na meter), medtem ko se kapilarno delovanje meri kot višina stolpca tekočine. ki je potegnjena navzgor proti gravitaciji, podani z enoto m (meter).
Kaj je površinska napetost?
Površinska napetost je pojav, pri katerem površina tekočine, kjer je tekočina v stiku s plinom, deluje kot tanka elastična plošča. Izraz površinska napetost se uporablja le, ko je tekočina v stiku s plinom (npr. ko je odprta v normalno atmosfero). Izraz »napetost meje« se uporablja za plast med dvema tekočinama.
Privlačnost med različnimi kemičnimi vrstami povzroči, da se molekule tekočine združijo. Molekule tekočine na površini tekočine privlačijo molekule v sredini tekočine. To je vrsta kohezije. Toda privlačnost med molekulami tekočine in molekulami zraka (ali adhezivne sile) je zanemarljiva. Zato ta površinska plast tekočih molekul deluje kot elastična membrana. Površinska plast tekočih molekul je pod napetostjo, ker ni dovolj privlačnih sil, ki bi uravnotežile kohezivne sile, ki delujejo nanje, zato se to stanje imenuje površinska napetost.
Slika 01: Privlačne sile na tekoče molekule na površini tekočine
Formula za izračun površinske napetosti
Površinska napetost (γ)=F/d
Tukaj je F površinska sila in d dolžina, na kateri deluje površinska sila. Zato je merjenje površinske napetosti podano z enoto N/m (Newton na meter). To je enota SI za merjenje površinske napetosti.
Kaj je kapilarno delovanje?
Kapilarnost je sposobnost tekočine, da teče v ozkih prostorih brez pomoči ali v nasprotju z zunanjimi silami, kot je gravitacija. To lahko opazimo kot vlečenje tekočine skozi kapilarno cevko v smeri navzgor.
Do kapilarnega delovanja pride zaradi medmolekulskih sil med molekulami tekočine in površino kapilarne cevke. Zato nastane zaradi adhezijskih sil. Ko je premer cevi dovolj majhen, se tekočina dviga skozi cev zaradi adhezivnih in kohezijskih sil. Kohezijske sile (privlačne sile med podobnimi molekulami) povzročijo, da se molekule vlečejo navzgor.
Ko kapilarno cevko postavimo v tekočino, se na robu cevke oblikuje meniskus. Nato se zaradi adhezijskih sil med molekulami tekočine in steno cevi tekočina vleče navzgor, dokler gravitacijska sila, ki deluje na to količino tekočine, ne zadostuje za premagovanje adhezivne sile. Nato se molekule tekočine zaradi kohezije potegnejo navzgor.
Slika 02: Kapilarno delovanje – model
Kapilarnost je med rastlinami pogosta. Ksilemske posode so kapilarne cevke, ki lahko črpajo vodo z raztopljenimi hranili navzgor. To izpolnjuje potrebe po vodi in hranilih v vejah in listih velikih rastlin.
Kakšno je razmerje med površinsko napetostjo in kapilarnim delovanjem?
Kapilarno delovanje ustvari stolpec tekočine v kapilarni cevki. Višino stolpca tekočine lahko določite s spodnjo enačbo.
Formula za izračun višine stolpca tekočine
h=2γcosθ / ρgr
V tem,
- h je višina stolpca tekočine,
- γ je površinska napetost tekočine (enota je N/m),
- θ je kontaktni kot med tekočino in steno cevi,
- ρ je gostota tekočine, g je gravitacijski pospešek (enota je Kg/m3),
- r je polmer cevi (m).
Kakšna je razlika med površinsko napetostjo in kapilarnim delovanjem?
Površinska napetost proti kapilarnemu delovanju |
|
| Površinska napetost je pojav, pri katerem površina tekočine, kjer je tekočina v stiku s plinom, deluje kot tanka elastična plošča. | Kapilarnost je sposobnost tekočine, da teče v ozkih prostorih brez pomoči ali celo v nasprotju z zunanjimi silami, kot je gravitacija. |
| Teorija | |
| Površinska napetost je sila na površino tekočine, ki je izpostavljena zraku. | Kapilarnost je tok tekočine proti zunanji sili brez kakršne koli pomoči. |
| Meritev | |
| Površinska napetost se meri kot sila, ki deluje na določeno dolžino tekočine, podana z enoto N/m (Newton na meter). | Kapilarno delovanje se meri kot višina stolpca tekočine, ki se vleče navzgor, proti gravitaciji, podani z enoto m (meter). |
Povzetek – Površinska napetost proti kapilarnemu delovanju
Površinska napetost in kapilarno delovanje sta dve vrsti mikroskopskih lastnosti tekočin. Razlika med površinsko napetostjo in kapilarnim delovanjem je v tem, da se površinska napetost meri kot sila, ki deluje na določeno dolžino tekočine, podana z enoto N/m (Newton na meter), medtem ko se kapilarno delovanje meri kot višina stolpca tekočine, ki vleče navzgor proti gravitaciji, ki jo podaja enota m (meter).
