OpenAGH e-podręczniki | Napięcie powierzchniowe

Definicja 1: Napięcie powierzchniowe

Napięcie powierzchniowe jest rezultatem oddziaływań międzycząsteczkowych. Każda cząsteczka znajdująca się wewnątrz fazy ciekłej jest równomiernie otoczona przez inne cząsteczki i ma wysycone siły wzajemnego przyciągania. Siły te są we wszystkich kierunkach przeciętnie jednakowe, a ich wypadkowa jest równa zeru ( Rys. 1 ). Przejawia się to tym, że zewnętrzna warstwa cieczy zachowuje się jak sprężysta membrana dążąca do zminimalizowania swojej energii poprzez maksymalne skurczenie jej powierzchni.

Rysunek 1: Oddziaływanie między cząsteczkami na powierzchni i w głębi cieczy.

Jeżeli faza ciekła graniczy z fazą gazową, cząsteczki cieczy położone w warstwie powierzchniowej znajdują się zupełnie w innych warunkach. Ponieważ oddziaływania z cząsteczkami gazu są znikome siła wypadkowa tych oddziaływań skierowana jest w głąb cieczy, działa prostopadle do jej powierzchni i usiłuje zmniejszyć swobodną powierzchnię cieczy. Chcąc zwiększyć swobodną powierzchnię cieczy trzeba wykonać pewną pracę aby wydobyć pewną liczbę cząsteczek z wnętrza cieczy na jej powierzchnię.
Stosunek wartości tej pracy do przyrostu powierzchni cieczy określa wartość napięcia powierzchniowego \( (\sigma) \).
Jeżeli pracę wyrażamy w \( J \), powierzchnię w \( m^2 \) jednostką napięcia powierzchniowego będzie:

(1)

\( \sigma=\frac{W}{S}; \frac{J}{m^2}=\frac{N \cdot m}{m^2}=\frac{N}{m} \)

\( W \) – praca,
\( S \) - powierzchnia.
Napięcie powierzchniowe cieczy maleje wraz z temperaturą. W temperaturze krytycznej, kiedy zanika różnica między cieczą a parą uzyskuje wartość równą zeru.

Moduł został opracowany na podstawie [1] oraz [2].

Bibliografia

1. J. Banaś i W. Solarski (Red.): Chemia dla inżynierów, podręcznik, AGH Uczelniane Wyd. Nauk.-Dydakt, Kraków 2008
2. G. Barrow: Chemia fizyczna, Państwowe Wydawnictwo Naukowe, Warszawa 1973

Temat:
Opis:
Typ:

Email: