کشش سطحی چیست؟

مقدمه‌ای بر کشش سطحی

کشش سطحی، تمایل سطح سیالات در کوچک شدن به کمترین سطح ممکن است. آیا تا به حال به این نکته دقت کرده اید که وقتی یک لیوان را تا لبه پر از آب می کنید، می توانید چند قطره دیگر به آن اضافه کنید و با این حال آب از لیوان لبریز نشود؟ آیا تا به حال یک دماسنج را شکسته اید و رفتار جیوه ی درون آن را پس از ریختن بررسی کرده اید؟ همه این ها ناشی از این پدیده است.

طبق تعریف کشش سطحی، این پدیده هنگامی رخ می دهد که سطح مایع با فاز دیگری در تماس باشد (این فاز، می تواند فاز مایع نیز باشد). مایعات تمایل دارند کمترین سطح ممکن را بدست آورند. سطح مایع مانند یک ورق الاستیک رفتار می کند.

کشش سطحی نه تنها به نیروهای جذب کننده بین ذرات درون مایع اول بستگی دارد، بلکه به نیروهای جذب کننده ی موجود در سطح تماس بین مایع اولیه با فاز دوم که می تواند جامد، مایع یا گاز باشد نیز وابسته است. انرژی به وجود آورنده این پدیده را می توان تقریباً معادل کار یا انرژی مورد نیاز برای حذف لایه سطحی مولکول ها، در یک واحد سطح تصور کرد.

چه چیزی باعث به وجود آمدن کشش سطحی می شود؟

نیروهای بین مولکولی مانند نیروی واندروالسی، ذرات مایع را در کنار هم نگه می دارد و در طول یک سطح، ذرات به سمت هم کشیده می شوند. بر اساس فرمول کشش سطحی:

T = F / L

در این فرمول؛

• F نیرو در واحد طول است
• L طولی است که در آن نیرو عمل می کند
• T کشش سطحی مایع است

واحد کشش سطحی در سیستم بین المللی، نیوتن بر متر یا N/m تعریف شده است.

مثال هایی از این پدیده

آب پیمایان، حشرات کوچکی هستند که می توانند روی آب راه بروند. زیرا وزن آنها به میزان قابل توجه ای کمتر از آن است که بخواهد به سطح آب نفوذ کند. نمونه های مختلفی از این پدیده در طبیعت یافت می شود که به برخی از آن ها در زیر اشاره شده است:

• راه رفتن حشرات بر روی آب
• شناور شدن سوزن روی سطح آب
• چادر های ضد آب، که کشش سطحی آب باعث بسته شدن منافذ پارچه ی چادر می شود
• اساس آزمایشات صورت گرفته برای بررسی زردی

مطالعات بیشتر در بخش راهنمای علمی سایت