Paviršiaus įtemptis ir jos jėga

Šioje temoje nagrinėjama paviršiaus įtemptis – reiškinys, dėl kurio skysčio paviršius elgiasi tarsi elastinga plėvelė. Sužinoma, kaip susidaro paviršiaus įtempties jėga ir kas yra paviršiaus įtempties koeficientas. Taip pat išmokstama apskaičiuoti paviršiaus įtempties jėgą.

Garai ir skysčiai: paviršiaus įtemptis
Skysčiai, sudaryti iš arti viena kitos esančių molekulių, yra mažai spūdūs. Molekulės gali judėti, dažniausiai svyruodamos. Veikiamas išorinės jėgos, skystis teka, išlaikydamas tūrį ir įgydamas indo formą. Ši dalis nagrinėja paviršiaus įtempties jėgos susidarymą, jos kilmę ir skysčio paviršiaus savybes.
Paviršiaus įtempties jėga ir koeficientas
Paviršiaus įtempties jėga yra jėga, veikianti skysčio paviršiaus liestinės kryptimi statmenai linijai, ribojančiai tą paviršių, ir stengiasi jį sumažinti iki minimumo. Paviršiaus įtempties koeficientas (σ) yra paviršiaus įtempties jėgos (F), veikiančios tam tikro ilgio (l) paviršiaus kontūrą, modulio ir to ilgio santykis: σ = F / l. Jo matavimo vienetas yra niutonas metrui (N/m).
Paviršiaus įtempties jėga ir koeficientas
Paviršiaus įtempties jėga (\(F\)) yra jėga, veikianti išilgai skysčio paviršiaus, statmenai jį ribojančiai linijai (\(l\)), ir siekianti sumažinti paviršiaus plotą. Paviršiaus įtempties koeficientas (\(\sigma\)) kiekybiškai apibūdina šį reiškinį ir yra lygus jėgai, tenkančiai kontūro ilgio vienetui: \(\sigma = F / l\). Paviršiaus įtempties jėgą galima apskaičiuoti pagal formulę: \(F = \sigma \cdot l\). Koeficiento \(\sigma\) vertė priklauso nuo skysčio prigimties, sąlyčio su kita medžiaga ir temperatūros. Kylant temperatūrai, \(\sigma\) paprastai mažėja ir tampa nuliu kritinėje temperatūroje.
Paviršiaus įtempties jėgos matavimas
Paviršiaus įtempties jėgą galima nustatyti eksperimentiškai, naudojant vielos rėmelį, dinamometrą ir muilo tirpalą. Rėmelis panardinamas į tirpalą, o susidariusi plėvelė veikia rėmelį paviršiaus įtempties jėga. Ši jėga kompensuojama dinamometro spyruoklės tamprumo jėga, leidžiančia išmatuoti paviršiaus įtempties jėgos dydį.
Paviršiaus įtempties koeficientas
Paviršiaus įtempties koeficientas (žymimas \(\sigma\)) yra fizikinis dydis, apibūdinantis skysčio paviršiaus įtemptį kiekybiškai. Jis lygus paviršiaus įtempties jėgos \(F\), veikiančios ilgio \(l\) paviršiaus kontūrą, ir šio ilgio santykiui: \(\sigma = F / l\). Koeficientas priklauso nuo skysčio rūšies, temperatūros ir sąlyčio su kita medžiaga (pvz., dujomis). Didėjant temperatūrai, paviršiaus įtempties koeficientas paprastai mažėja.
Paviršiaus įtemptis
Skysčio paviršiuje esančias molekules veikia nesubalansuotos tarpmolekulinės traukos jėgos, nukreiptos į skysčio vidų. Dėl šių jėgų skysčio paviršius elgiasi kaip įtempta plėvelė ir savaime stengiasi susitraukti iki mažiausio įmanomo ploto. Šis reiškinys vadinamas paviršiaus įtemptimi. Jėga, veikianti skysčio paviršiaus liestine statmenai linijai, ribojančiai tą paviršių, ir stengianti sumažinti paviršiaus plotą, vadinama paviršiaus įtempties jėga.
Skysčio paviršiaus įtempties kilmė
Skysčio paviršiuje esančias molekules veikia nekompensuotos traukos jėgos iš skysčio vidaus, nes virš paviršiaus esančių molekulių įtaka yra mažesnė. Dėl to atsiranda atstojamoji jėga, nukreipta statmenai paviršiui į skysčio gilumą. Ši jėga sukuria paviršiaus įtemptį, dėl kurios skysčio paviršius elgiasi kaip įtempta plėvelė. Paviršiaus molekulės turi didesnę potencinę energiją nei vidaus molekulės. Siekdamas minimalios energijos būsenos, skystis mažina savo paviršiaus plotą, todėl laisvi maži lašai įgauna sferinę formą (mažiausias paviršiaus plotas tam pačiam tūriui).

Prisijungti

arba
Real 2
„X“ yra inovatyvi mokymosi platforma, kurios tikslas – teikti aukštos kokybės mokymo medžiagą įvairiausių klasių mokiniams. Patyrusių specialistų parengtas turinys skatina smalsumą, padeda išsamiau ir giliau suprasti mokomus dalykus bei sėkmingai pasiruošti akademiniams iššūkiams.
Atsisiųsk programėlę:
Susisiek su mumis: info@knowledgenestapp.com