ما اسم الظاهرة التي تنشأ عنها قوى التوتر السطحي؟

1 إجابة واحدة
مهندسة طاقة كهربائية
هندسة الطاقة الكهربائية, Tishreen university

قد تتساءل يوماً عن سبب طفو بعض القطع والحشرات على سطح الماء على الرغم من كونها بوزن ثقيل وبكثافة أكبر من الماء، السبب في ذلك قوى تماسك الجزيئات المكونّة للماء، هذه الظاهرة تُسمّى “التوتر السطحي”، حيث ترتبط جزيئات الماء السطحيّة مع بعضها بشكل كبير وتزداد قوى التماسك بين تلك الجزيئات التي بدورها تعطي مقاومة عالية لجزيئات السطح ضد أي قوة خارجيّة.

تكون قوى التجاذب بين جزيئات السطح أكبر من قوى التجاذب بين جزيئات الماء الداخليّة حيث تحاط الأخيرة بجزيئات ماء من جميع الجهات وبالتالي لا تحتاج أي قوة إضافية تحميها من الكسر بينما جزيئات الماء على السطح لا تكون محاطة كما الداخليّة لذلك تسعى لزيادة قوى تماسكها مع الجزيئات القريبة منها، وهذا ما يفسّر طفو الأجسام على سطح الماء عندما لا تدمّر أول طبقة من جزيئات السائل أو الماء التي تعتبر غشاء مرن للسائل; ويتبع التوتر السطحي للعلاقة التالية:

Ƴ= F/ d حيث ƴ تشير للتوتر السطحي، و F هي القوى المطبقة على السائل، d هي المسافة التي تطبق عليها القوة.

الظاهرة التي تنشأ عنها قوى التوتر السطحي

تُسمى تلك القوى بقوى التماسك التي تجمع الجزيئات السطحيّة مع بعضها، بينما القوى التي تجمع جميع جزيئات السائل مع بعضها لتشكّل سائل بقوام وكثافة معينة تُسمّى قوى التلاصق وتجعل من الجزيئات تنتشر على مساحة أوسع قدر الإمكان وتكون تلك القوى أضعف من قوي التماسك التي ترتبط الجزيئات لتغطّي أقل مساحة ممكنة من السطح ، ويبقى التوتر السطحي محافظاً على تكوينه مادامت الخصائص المؤثرة عليه لا تتغّير، وفي حال أي تغيّر بتلك الخصائص تتغير تلك الظاهرة لتصبح أقوى أو أضعف، وإليك تلك الخصائص:

  • درجة الحرارة: تتغيّر قوى التوتر السطحي بشكل عكسي مع درجة الحرارة حيث زيادة درجة الحرارة تضعف قوى التوتر السطحي بسبب زيادة نشاط الجزيئات على سطح السائل أو الماء، وبالعكس انخفاض درجة الحرارة تزيد من قوى التماسك لذلك تتكوّن طبقات الجليد على سطح الماء أولاً.
  • المواد الكيميائيّة: تختلف قوى التوتر السطحي من مادة كيميائيّة لأخرى وإضافة أي منها للماء يغيّر من تلك الظاهرة، ونتيجة لتلك الخاصيّة يقوم الناس بغسل أيديهم عبر صابون وماء حيث الصابون مادة كيميائيّة تخفف من قوى التوتر السطحي للماء، وبذلك يتخلل الماء إلى اليدين بشكل جيّد وتُزال الأوساخ.
  • الأكسدة: والتي تعني التفاعل مع الأوكسجين، وهو من العوامل الهامة في ظاهرة التوتر السطحي بسبب وجود الأوكسجين بشكل دائم في هواء الجو، ويعمل أوكسجين الهواء على إضعاف قوى الجزيئات السطحيّة للماء وجميع السوائل الأخرى.
  • الشوائب: تؤثر الشوائب على ظاهرة التوتر السطحي بحسب نوع الشائب المضاف، حيث إضافة مواد شائبة شديدة الذوبان في الماء تزيد من قوى التوتر السطحي بين الجزيئات، بينما الشوائب ذات الانحلاليّة المنخفضة للماء تقلل من تلك القوى.

أمثلة على ظاهرة التوتر السطحي:

  • يتم وضع المنظّفات في آلة تنظيف الملابس لكسر قوى التماسك بين الجزيئات أي خفض التوتر السطحي له بحيث تستطيع جزيئات الماء التعمّق أكثر في الملابس ويصل للأماكن المتسخة ويزيل الأوساخ منها.
  • يتم استخدام الماء الساخن للتنظيف العميق بدلاً من الماء البارد كون الحرارة تتعلّق عكسيّاً مع التوتر السطحي، وبالتالي تكون القوى أضعف ويحدث التنظيف بشكل أفضل.

أكمل القراءة

136 مشاهدة

0

هل لديك إجابة على "ما اسم الظاهرة التي تنشأ عنها قوى التوتر السطحي؟"؟