Bevezetés a kémiába (Magyar)

kifejezések

• feszültség Kötélen, zsinóron, kábelen vagy hasonló tárgyon keresztül továbbított erő (használt előtagokkal, azokon vagy azokon keresztül annak kifejezésére, hogy ugyanaz az erő nagysága vonatkozik az objektumokra mindkét végéhez kapcsolódik).
• energiaA mennyiség, amely a rendszer munkára való képességét jelzi. Tömege × távolság² / idő², például 1 kg m 2 / sec2 = 1 Joule (J).
• görbületA hajlított alak görbülésének mértéke.

A folyadékok folyadékok

Folyadékok és a szilárd anyagoknak közös tulajdonságuk van: világos és jól látható fázishatár, amely egyszerű, de határozott alakot ad a mintának. A folyadékoknak és a szilárd anyagoknak is van valami más: molekuláris egységeik többsége bizonyos mértékben viszonylag szoros kapcsolatban áll. A folyadékok azonban, mint a gázok, folyadékok, vagyis molekuláris egységeik többé-kevésbé egymástól függetlenül mozoghatnak. Míg a gáz térfogata teljes mértékben a nyomástól függ, a folyadék térfogata nagymértékben független a légköri nyomástól. Ezért a gázok összenyomhatók, míg a folyadékok szinte nincsenek.

Kohéziós erők alakulnak ki a felületi feszültségben

A folyadék mintájában lévő molekulákat, amelyek teljesen a belső térben vannak, körülveszik. más molekulák által, és kölcsönhatásba lépnek velük az ilyen típusú molekulákban jelen lévő vonzó intermolekuláris erők alapján. Azonban a másik közeggel (általában levegővel) való érintkezésnél lévő molekuláknak nincs minden oldalán (nevezetesen a tetején) más hasonló molekula, ezért erősebben összetartanak a felszínen és közvetlenül alattuk lévő molekulákkal. Az eredmény egy olyan felületi fólia, amely megnehezíti egy tárgy áthatolását a felületen, mint azt, hogy elmozduljon egyszer a folyadékmintába merülve. Ezért az összetartó erők a felületi feszültség jelenségét eredményezik.

folyadék A folyadék nagy részében az erők minden irányban azonosak, míg a felszínen a nettó hatás “lefelé” esik a belső térbe.

A Young-Laplace egyenlet

A felületi feszültség felelős a folyadékcsepp alakjáért. Bár a vízcseppek könnyen deformálódnak, a felületi réteg kohéziós erői gömb alakúvá válnak Más erők hiányában, beleértve a gravitációt is, gyakorlatilag az összes folyadék cseppje tökéletesen gömb alakú lenne. Ha egyetlen erő sem hat normálisan (merőlegesen) a feszített felületre, akkor a felületnek síknak kell maradnia. De ha a felület egyik oldalán a nyomás különbözik a másik oldalon mért nyomástól, a nyomáskülönbség szorozva a felületet normális erőt eredményez. Ha a nyomás miatt ezt az erőt ki akarják küszöbölni, a felületet görbíteni kell. Ha az összes erő kiegyensúlyozott, akkor a felület görbülete jó mérce a felületi feszültségnek, amelyet a Young-Laplace egyenlet ír le:

\ Delta P = \ gamma \ left (\ frac { 1} {R_ {1}} + \ frac {1} {R_ {2}} \ jobbra)

Ez az egyenlet a vízbuborékok és tócsák alakját és görbületét, a víztömbök “lábnyomait” írja le. sétáló rovarok, és a tű a víz felszínén úszó jelenség. Annak ellenére, hogy a tű sűrűbb, mint a víz, azért lebeg, mert a felületi feszültség egy folyadék felületének összehúzódó tendenciája, amely lehetővé teszi, hogy ellenálljon egy külső erőnek. A tulajdonságot a hasonló molekulák kohéziója okozza, és a folyadékok sok viselkedéséért felelős.

Folyadékban lévő molekulák potenciális energiája

A folyadékcsepp vagy a folyadék felületének görbülete, szem előtt kell tartani, hogy a felszínen lévő molekulák a potenciális energia más szintjén vannak, mint a belső tér.Vagyis energiakülönbség van a belső és a felület között: egy molekula belsejéből a felszínbe mozgatásához energiára van szükség. A folyadékokat (például cseppek formájában) úgy alakítják, hogy minimalizálják a felszínen az energiát. Ismételten, mivel a felszínen lévő energia nagyrészt a felszínen lévő részecskék és a belső részecskék közötti molekulák közötti vonzó erőknek köszönhető, a felületi feszültség jelzi ezen erők mértékét. A különböző folyadékoknak és oldatoknak különböző a felületi feszültségük.

Néhány közönséges folyadék és oldat felületi feszültsége a következő, dyne / cm-ben (vegye figyelembe a víz különösen magas felületi feszültségét):

• víz, H (OH): 72,7
• benzol, C6H6: 40,0
• glicerin, C3H2 (OH) 3: 63,0
• szacharózoldat (85% vízben): 76,4

Felületi feszültség mértékegységei

A felületi feszültséget egységnyi erő / egység egységben vagy energiaegységenként fejezzük ki (például , N / m vagy J / m2). A kettő egyenértékű, de amikor a területegységre eső energiára hivatkoznak, az emberek a “felszíni energia” kifejezést használják, amely általánosabb kifejezés abban az értelemben, hogy a szilárd anyagokra és a folyadékokra egyaránt vonatkozik.