Ключова разлика – повърхностно напрежение срещу капилярно действие
Повърхностното напрежение и капилярното действие са физични свойства на течните вещества. Те са макроскопични свойства на течности. Ключовата разлика между повърхностното напрежение и капилярното действие е, че повърхностното напрежение се измерва като силата, приложена върху определена дължина на течността, дадена от единицата N/m (нютон на метър), докато капилярното действие се измерва като височината на течния стълб който е изтеглен нагоре, срещу гравитацията, дадена от единицата m (метър).
Какво е повърхностно напрежение?
Повърхностното напрежение е явление, при което повърхността на течност, където течността е в контакт с газа, действа като тънък еластичен лист. Терминът повърхностно напрежение се използва само когато течността е в контакт с газ (напр.: когато е отворена към нормална атмосфера). Терминът „напрежение на интерфейса“се използва за слоя между две течности.
Привличането между различните химически видове кара течните молекули да се обединяват. Течните молекули на повърхността на течността се привличат от молекулите в средата на течността. Това е вид сплотеност. Но привличането между молекулите на течността и молекулите на въздуха (или адхезионните сили) е незначително. Следователно този повърхностен слой от течни молекули действа като еластична мембрана. Повърхностният слой на течните молекули е под напрежение, защото няма достатъчно сили на привличане, които да балансират кохезионните сили, действащи върху тях, поради което това състояние се нарича повърхностно напрежение.
Фигура 01: Силите на привличане върху течните молекули в повърхността на течността
Формула за изчисляване на повърхностното напрежение
Повърхностно напрежение (γ)=F/d
Тук F е повърхностната сила, а d е дължината, върху която действа повърхностната сила. Следователно измерването на повърхностното напрежение се дава от единицата N/m (нютон на метър). Това е единицата SI за измерване на повърхностното напрежение.
Какво е капилярно действие?
Капилярното действие е способността на течността да тече в тесни пространства без помощта на или в противовес на външни сили като гравитацията. Може да се наблюдава като изтегляне на течност през капилярна тръба в посока нагоре.
Капилярното действие възниква поради междумолекулните сили между молекулите на течността и повърхността на капилярната тръба. Следователно възниква поради силите на сцепление. Когато диаметърът на тръбата е достатъчно малък, течността се издига през тръбата поради двете адхезивни и кохезионни сили. Кохезионните сили (силите на привличане между подобни молекули) карат молекулите да бъдат изтеглени нагоре.
Когато капилярна тръба се постави в течност, на ръба на тръбата се образува менискус. След това, поради силите на сцепление между молекулите на течността и стената на тръбата, течността се изтегля нагоре, докато гравитационната сила, действаща върху това количество течност, е достатъчна, за да преодолее силата на сцепление. След това течните молекули се изтеглят нагоре поради кохезия.
Фигура 02: Капилярно действие – модел
Капилярното действие е често срещано при растенията. Ксилемните съдове са капилярни тръби, които могат да изтеглят вода с разтворени хранителни вещества нагоре. Това отговаря на изискването за вода и хранителни вещества от клоните и листата на големи растения.
Каква е връзката между повърхностното напрежение и капилярното действие?
Капилярното действие създава течен стълб в капилярна тръба. Височината на колоната с течност може да се определи от уравнението, дадено по-долу.
Формула за изчисляване на височината на колоната с течност
h=2γcosθ / ρgr
В това,
- h е височината на колоната с течност,
- γ е повърхностното напрежение на течността (мерната единица е N/m),
- θ е контактният ъгъл между течността и стената на тръбата,
- ρ е плътността на течността, g е ускорението, дължащо се на гравитацията (мерната единица е Kg/m3),
- r е радиусът на тръбата (m).
Каква е разликата между повърхностното напрежение и капилярното действие?
Повърхностно напрежение срещу капилярно действие |
|
| Повърхностното напрежение е явление, при което повърхността на течност, където течността е в контакт с газа, действа като тънък еластичен лист. | Капилярното действие е способността на течността да тече в тесни пространства без помощта или дори в противопоставяне на външни сили като гравитацията. |
| Теория | |
| Повърхностното напрежение е силата върху повърхността на течност, изложена на въздух. | Капилярното действие е потокът на течност срещу външна сила без никаква помощ. |
| Измерване | |
| Повърхностното напрежение се измерва като силата, приложена към определена дължина на течността, дадена от единицата N/m (нютон на метър). | Капилярното действие се измерва като височината на течен стълб, който се изтегля нагоре, срещу гравитацията, дадена от единицата m (метър). |
Обобщение – Повърхностно напрежение срещу капилярно действие
Повърхностното напрежение и капилярното действие са два вида микроскопични свойства на течностите. Разликата между повърхностното напрежение и капилярното действие е, че повърхностното напрежение се измерва като силата, приложена върху определена дължина на течността, дадена от единицата N/m (нютон на метър), докато капилярното действие се измерва като височината на колона течност, която се изтегля нагоре, срещу гравитацията, дадена от единицата m (метър).
