Oppervlaktespanning versus oppervlakte-energie
Oppervlaktespanning en oppervlakte-energie zijn twee zeer belangrijke concepten die in de natuurkunde worden besproken. De begrippen oppervlaktespanning en oppervlakte-energie worden veel gebruikt op gebieden zoals vloeistofmechanica, vloeistofdynamica, aerodynamica en diverse andere velden. Oppervlaktespanning is de netto intermoleculaire kracht op de oppervlaktemoleculen van een vloeistof. Oppervlakte-energie is de relevante energie van deze bindingen. In dit artikel gaan we bespreken wat oppervlaktespanning en oppervlakte-energie zijn, hun toepassingen, de definities van oppervlaktespanning en oppervlakte-energie, hun overeenkomsten en tot slot het verschil tussen oppervlaktespanning en oppervlakte-energie.
Oppervlaktespanning
Overweeg een homogene vloeistof. Elk molecuul in de centrale delen van de vloeistof heeft precies dezelfde kracht die het naar alle kanten trekt. De omringende moleculen trekken het centrale molecuul gelijkmatig in alle richtingen. Beschouw nu een oppervlaktemolecuul. Het heeft alleen krachten die erop inwerken in de richting van de vloeistof. De lucht-vloeistof-adhesiekrachten zijn lang niet zo sterk als de vloeistof-vloeistof-cohesiekrachten. De oppervlaktemoleculen worden dus aangetrokken naar het midden van de vloeistof, waardoor een gepakte laag moleculen ontstaat. Deze oppervlaktelaag van moleculen werkt als een dunne film op de vloeistof.
Als we een echt voorbeeld nemen van een waterstrijder, gebruikt deze deze dunne film om zichzelf op het wateroppervlak te plaatsen. Het glijdt over deze oppervlaktelaag. Als deze oppervlaktelaag er niet was geweest, zou hij onmiddellijk zijn verdronken.
Oppervlaktespanning wordt gedefinieerd als de kracht evenwijdig aan het oppervlak loodrecht op een lijn van een eenheidslengte die op het oppervlak is getekend. De eenheden van oppervlaktespanning zijn Nm -1. Oppervlaktespanning wordt ook gedefinieerd als energie per oppervlakte-eenheid. Dit geeft ook de oppervlaktespanning nieuwe eenheden Jm -2. Oppervlaktespanning die optreedt tussen twee niet-mengbare vloeistoffen staat bekend als de grensvlakspanning.
Oppervlakte-energie
Oppervlakte-energie en oppervlaktespanning zijn twee onderling verbonden concepten. De moleculen op het oppervlak van een vloeistof zijn gepakt als gevolg van ongebalanceerde intermoleculaire krachten dan de moleculen in het midden. Dit betekent dat er een hoge energiedichtheid is aan het oppervlak van een vloeistof.
Oppervlakte-energie kan worden gedefinieerd als het energieverschil tussen het grootste deel van het materiaal en het oppervlak van het materiaal. Oppervlakte-energie wordt gedefinieerd als de oppervlakte-energie per oppervlakte-eenheid. De oppervlakte-energie per oppervlakte-eenheid is identiek aan de gemeten oppervlaktespanning. De eenheden van oppervlakte-energie zijn Jm -2. Wanneer de oppervlakte-energie wordt geleverd door een externe bron, wordt gezegd dat de vloeistof borrelt.
Oppervlaktespanning versus oppervlakte-energie
