Βασική διαφορά – Επιφανειακή τάση έναντι τριχοειδούς δράσης
Η επιφανειακή τάση και η τριχοειδής δράση είναι φυσικές ιδιότητες των υγρών ουσιών. Είναι μακροσκοπικές ιδιότητες υγρών. Η βασική διαφορά μεταξύ επιφανειακής τάσης και τριχοειδούς δράσης είναι ότι, η επιφανειακή τάση μετριέται ως η δύναμη που εφαρμόζεται σε ένα ορισμένο μήκος του υγρού που δίνεται από τη μονάδα N/m (Newton ανά μέτρο) ενώ η τριχοειδής δράση μετράται ως το ύψος της στήλης υγρού που έλκεται προς τα πάνω, έναντι της βαρύτητας που δίνεται από τη μονάδα m (μέτρο).
Τι είναι το Surface Tension;
Επιφανειακή τάση είναι ένα φαινόμενο κατά το οποίο η επιφάνεια ενός υγρού, όπου το υγρό βρίσκεται σε επαφή με το αέριο, λειτουργεί σαν ένα λεπτό ελαστικό φύλλο. Ο όρος επιφανειακή τάση χρησιμοποιείται μόνο όταν το υγρό έρχεται σε επαφή με ένα αέριο (π.χ. όταν είναι ανοιχτό στην κανονική ατμόσφαιρα). Ο όρος «τάση διεπαφής» χρησιμοποιείται για τη στρώση μεταξύ δύο υγρών.
Οι έλξεις μεταξύ διαφορετικών χημικών ειδών προκαλούν την ένωση των υγρών μορίων μεταξύ τους. Τα μόρια υγρού στην επιφάνεια του υγρού έλκονται από τα μόρια στη μέση του υγρού. Αυτό είναι ένα είδος συνοχής. Αλλά η έλξη μεταξύ των υγρών μορίων και των μορίων του αέρα (ή οι συγκολλητικές δυνάμεις) είναι αμελητέα. Επομένως, αυτό το επιφανειακό στρώμα υγρών μορίων λειτουργεί ως ελαστική μεμβράνη. Το επιφανειακό στρώμα των υγρών μορίων είναι υπό τάση επειδή δεν υπάρχουν αρκετές δυνάμεις έλξης για να εξισορροπηθούν οι συνεκτικές δυνάμεις που δρουν πάνω τους, επομένως αυτή η κατάσταση ονομάζεται επιφανειακή τάση.
Εικόνα 01: Οι δυνάμεις έλξης σε υγρά μόρια στην επιφάνεια του υγρού
Τύπος για τον υπολογισμό της επιφανειακής τάσης
Επιφανειακή τάση (γ)=F/d
Εδώ, F είναι η επιφανειακή δύναμη και d είναι το μήκος κατά το οποίο δρα η επιφανειακή δύναμη. Επομένως, η μέτρηση της επιφανειακής τάσης δίνεται από τη μονάδα N/m (Newton ανά μέτρο). Είναι η μονάδα SI για τη μέτρηση της επιφανειακής τάσης.
Τι είναι η τριχοειδική δράση;
Η τριχοειδής δράση είναι η ικανότητα ενός υγρού να ρέει σε στενούς χώρους χωρίς τη βοήθεια ή σε αντίθεση με εξωτερικές δυνάμεις όπως η βαρύτητα. Μπορεί να παρατηρηθεί ως υγρό που τραβιέται μέσω ενός τριχοειδούς σωλήνα προς την ανοδική κατεύθυνση.
Η τριχοειδική δράση συμβαίνει λόγω των διαμοριακών δυνάμεων μεταξύ των μορίων του υγρού και της επιφάνειας του τριχοειδούς σωλήνα. Επομένως, εμφανίζεται λόγω δυνάμεων πρόσφυσης. Όταν η διάμετρος του σωλήνα είναι αρκετά μικρή, το υγρό ανεβαίνει μέσω του σωλήνα λόγω και των συγκολλητικών και των συνεκτικών δυνάμεων. Οι δυνάμεις συνοχής (δυνάμεις έλξης μεταξύ παρόμοιων μορίων) προκαλούν την έλξη των μορίων προς τα πάνω.
Όταν ένας τριχοειδής σωλήνας τοποθετείται σε ένα υγρό, σχηματίζεται μηνίσκος στην άκρη του σωλήνα. Στη συνέχεια, λόγω των δυνάμεων προσκόλλησης μεταξύ των μορίων του υγρού και του τοιχώματος του σωλήνα, το υγρό τραβιέται προς τα πάνω έως ότου η βαρυτική δύναμη που ασκείται σε αυτή την ποσότητα υγρού είναι αρκετή για να υπερνικήσει τη δύναμη κόλλας. Στη συνέχεια, τα υγρά μόρια έλκονται προς τα πάνω λόγω συνοχής.
Εικόνα 02: Τριχοειδής δράση – ένα μοντέλο
Η τριχοειδική δράση είναι κοινή μεταξύ των φυτών. Τα αγγεία ξυλώματος είναι τριχοειδείς σωλήνες που μπορούν να τραβήξουν νερό με διαλυμένα θρεπτικά συστατικά προς τα πάνω. Αυτό ικανοποιεί τις ανάγκες σε νερό και θρεπτικά συστατικά από κλαδιά και φύλλα μεγάλων φυτών.
Ποια είναι η σχέση μεταξύ επιφανειακής τάσης και τριχοειδούς δράσης;
Η τριχοειδική δράση δημιουργεί μια υγρή στήλη σε έναν τριχοειδή σωλήνα. Το ύψος της στήλης υγρού μπορεί να προσδιοριστεί από την εξίσωση που δίνεται παρακάτω.
Τύπος για τον υπολογισμό του ύψους της υγρής στήλης
h=2γcosθ / ρgr
Σε αυτό,
- h είναι το ύψος της στήλης υγρού,
- γ είναι η επιφανειακή τάση του υγρού (η μονάδα είναι N/m),
- θ είναι η γωνία επαφής μεταξύ του υγρού και του τοιχώματος του σωλήνα,
- ρ είναι η πυκνότητα του υγρού, g είναι η επιτάχυνση λόγω βαρύτητας (η μονάδα είναι Kg/m3),
- r είναι η ακτίνα του σωλήνα (m).
Ποια είναι η διαφορά μεταξύ επιφανειακής τάσης και τριχοειδούς δράσης;
Επιφανειακή τάση εναντίον τριχοειδούς δράσης |
|
| Επιφανειακή τάση είναι ένα φαινόμενο κατά το οποίο η επιφάνεια ενός υγρού, όπου το υγρό βρίσκεται σε επαφή με το αέριο, λειτουργεί σαν ένα λεπτό ελαστικό φύλλο. | Η τριχοειδής δράση είναι η ικανότητα ενός υγρού να ρέει σε στενούς χώρους χωρίς τη βοήθεια, ή ακόμη και σε αντίθεση με, εξωτερικές δυνάμεις όπως η βαρύτητα. |
| Θεωρία | |
| Επιφανειακή τάση είναι η δύναμη στην επιφάνεια ενός υγρού που εκτίθεται στον αέρα. | Η τριχοειδής δράση είναι η ροή ενός υγρού ενάντια σε μια εξωτερική δύναμη χωρίς καμία βοήθεια. |
| Μέτρηση | |
| Η επιφανειακή τάση μετράται ως η δύναμη που εφαρμόζεται σε ένα ορισμένο μήκος του υγρού που δίνεται από τη μονάδα N/m (Newton ανά μέτρο). | Η τριχοειδική δράση μετριέται ως το ύψος της στήλης υγρού που τραβιέται προς τα πάνω, έναντι της βαρύτητας που δίνεται από τη μονάδα m (μέτρο). |
Σύνοψη – Επιφανειακή τάση εναντίον τριχοειδούς δράσης
Η επιφανειακή τάση και η τριχοειδής δράση είναι δύο τύποι μικροσκοπικών ιδιοτήτων των υγρών. Η διαφορά μεταξύ επιφανειακής τάσης και τριχοειδούς δράσης είναι ότι, η επιφανειακή τάση μετριέται ως η δύναμη που εφαρμόζεται σε ένα ορισμένο μήκος του υγρού που δίνεται από τη μονάδα N/m (Newton ανά μέτρο) ενώ η τριχοειδής δράση μετράται ως το ύψος της στήλης υγρού που σύρεται προς τα πάνω, έναντι της βαρύτητας που δίνεται από τη μονάδα m (μέτρο).
