کشش سطحی: تفاوت میان نسخه‌ها
محتوای حذف‌شده محتوای افزوده‌شده
جز سعی در اصلاح نگارشی داشتم |
با فرض حسن نیت و پوزش: در الگوها و استانداردهای صفحه‌های دانشنامه نمی‌توان دست برد. لطفاً پیام خوش‌آمد صفحهٔ بحث خود را مرور کنید. خنثی‌سازی ویرایش 27730876 از محمد رضا شایع (بحث) برچسب: خنثی‌سازی |
||
خط ۵:
کشش سطحی را همچنین می‌توان مقدار [[کار (فیزیک)|کار]] لازم برای ایجاد واحد سطح مشترک جدید در نظر گرفت.
== علت
[[پرونده:WassermoleküleInTröpfchen.svg|بندانگشتی|نمودار نیروهای وارد شده به دو [[مولکول]] از [[مایع]].]]
هر [[مولکول]] مایع از سوی مولکول‌های دیگرِ مایع ربوده می‌شود. مولکول‌هایی که درون حجم مایع هستند، از همه جهت ربوده می‌شوند و برآیند نیروی وارد به آن‌ها صفر است. اما مولکول‌هایی که در سطح مایع هستند، تنها از یک جهت از سوی دیگر مولکول‌ها ربوده می‌شوند و نیروی ربایش در آن سوی مرز مایع (مثلاً از طرف مولکول‌های هوا) به آن‌ها کمتر است؛ بنابراین، به مولکول‌های روی سطح مایع نیروی خالصی به سمت درون وارد می‌شود که این نیرو با مقاومت مایع در برابر فشرده‌شدن خنثی می‌شود. در نتیجه، نیرویی در مایع به وجود می‌آید که می‌خواهد سطح مایع را کم کند. از همین رو سطح مایع به شکل ورقه‌ای [[کشسانی|الاستیک]] عمل می‌کند و آن قدر جمع می‌شود که کمترین سطح ممکن را داشته باشد.
خط ۱۳:
برای کاستن از سطح، یک مایع همیشه هموارترین شکل ممکن را در سطح خود می‌گیرد (اثبات ریاضی این که چرا هموارترین سطح متناظر است با کمترین مساحت نیازمند [[معادله اویلر-لاگرانژ|قضیهٔ اویلر-لاگرانژ]] است). هر خمیدگی تازه بر روی سطح به مساحت بیشتر و در نتیجه انرژی بیشتر می‌انجامد.
در واقع علت ایجاد سطح مقاوم به نیرو در سطح مایعات مقاومت مایع در برابر تغییر مساحت خارجی است
زیرا مایع تمایل دارد در حالت سطح کمینه باقی بماند دلیل دیگر مقاومت نیروهای بین مولکولی سطح (واندروالسی) در برابر فاصله گرفتن از هم است
== نمایش سطح‌های کمینه با سطح مایع
[[پرونده:Površinska napetost milnica.jpg|بندانگشتی|سطح کمینه]]
اگر بخواهیم رویهٔ دوبعدی‌ای را بیابیم که میان مرزهای مشخصی قرار بگیرد و کمترین سطح ممکن را داشته باشد، شاید با ریاضیات به سختی به نتیجه برسیم؛ ولی به جایش می‌توانیم مرزها را با سیم بسازیم و آن را درون ظرفی پر از آب و صابون فرو ببریم. لایهٔ حباب صابونی که بین سیم‌ها ساخته می‌شود به تقریب نشان‌دهندهٔ رویه‌ای با کمترین سطح ممکن است
== اثرها
=== اثر مویینگی ===
[[پرونده:CapillaryAction.svg|بندانگشتی|180px|نمایش اثر مویینگی برای دو لوله از جنس‌های متفاوت. [[چسبندگی]] آب به لولهٔ قرمزرنگ بیشتر و به لولهٔ آبی‌رنگ کمتر از چسبندگی آب به خودش است.]]
خط ۳۷:
{{پاک‌کن}}
=== شکستن جریان مایع به قطره
[[پرونده:SurfTensWavyJet.png|بندانگشتی|240px|حالت میانی جریانی که به قطره شکسته می‌شود.]]
جریان آبی که از شیر می‌آید، هر چه‌قدر هم که یکنواخت باشد، قطره‌قطره می‌شود. این به خاطر پدیده‌ای به نام [[ناپایداری پلاتو-ریلی]] است.<ref name="cwp">{{یادکرد|فصل= |کتاب=Capillary and Wetting Phenomena — Drops, Bubbles, Pearls, Waves|ناشر= Springer|شهر= |کوشش= Alex Reisinger (translator)|ویرایش= |سال= 2002 |شابک=0-387-00592-7 |نویسنده= Pierre-Gilles de Gennes, Françoise Brochard-Wyart, David Quéré|نویسندگان سایر بخش‌ها=|ترجمه=|صفحه= |زبان=en |مقاله= |ژورنال= |نشریه= |تاریخ= |دوره= |شماره= |شاپا=}}</ref> که خود پیامد مستقیمی از کشش سطحی است.
=== اثر ساختارهای یونی بر کشش سطحی
کشش سطحی آب در صفر درجه سانتیگراد برابر با 75.64 dyn/cm است درحالیکه کشش سطحی برای یک محلول 6M نمک طعام برابر 82.55 dyn/cm است، زیرا کشش سطحی در واقع نتیجهٔ نیروهای واندروالسی میان مولکولی است و هر چه این نیروها قویتر باشند، کشش سطحی نیز بیشتر می‌شود. افزایش ذره‌ای قطبی و یونی مانند سدیم کلرید به آب مایه آن می‌شود که جاذبهٔ میان ذرات بیشتر شود، زیرا جاذبهٔ میان ذرات یونی و مولکول‌های آب قویتر از جاذبهٔ میان مولکول‌های آب به تنهایی است، بنابراین کشش سطحی در این محلول‌های بیشتر از کشش سطحی آب خالص است.<ref>واحد مشاوره مؤسسه تبیان ا</ref>
=== اثر ساختارهای مولکولی بر کشش سطحی
ساختارهای مولکولی باعث از میان رفتن ویژگی کشش سطحی مایعات می‌شوند، مانند مواد شوینده که با شکستن کشش سطحی آب باعث رفتن مواد پاک‌کننده و آب به درون پارچه شده و پارچه را تمیز می‌کنند البته شکسته شدن کش سطحی مایعات تنها تا نقطه بحرانی (CMC) صورت می‌گیرد و پس از آن کشش سطحی ثابت می‌ماند بنابراین بکاگیری از غلظت‌های بالای ساختارهای مولکولی مانند مواد شوینده مایه شکسته شدن بیشتر کشش سطحی نمی‌شود.
== کشش سطحی در پدیده‌های روزمره
[[پرونده:Wasserläufer bei der Paarung crop.jpg|چپ|250px|بندانگشتی|حشره‌ای که به کمک کشش سطحی آب شناور مانده‌است.]]
کشش سطحی آب:
خط ۵۵:
* [[حباب صابون]] سطح بسیار بزرگی با مادهٔ بسیار کمی دارد. قطره‌هایی که از آب ساخته‌شده‌اند ناپایدارند.
== نگارخانه
<gallery>
Image:Dew 2.jpg|<!--'''A.''' Water beading on a leaf-->
خط ۶۴:
</gallery>
== جستارهای وابسته
* [[علم سطح]]
* [[چسبندگی]]
== منابع
{{ویکی‌انبار-رده|Surface tension}}
{{پانویس}}
| |||