Różnica między napięciem powierzchniowym a energią powierzchniową

Napięcie powierzchniowe a energia powierzchniowa

Napięcie powierzchniowe i energia powierzchniowa to dwa bardzo ważne pojęcia omawiane w fizyce. Koncepcje napięcia powierzchniowego i energii powierzchniowej są szeroko stosowane w takich dziedzinach, jak mechanika płynów, dynamika płynów, aerodynamika i różne inne dziedziny. Napięcie powierzchniowe to netto siła międzycząsteczkowa na cząsteczki powierzchniowe cieczy. Energia powierzchniowa jest odpowiednią energią tych wiązań. W tym artykule omówimy napięcie powierzchniowe i energię powierzchniową, ich zastosowania, definicje napięcia powierzchniowego i energii powierzchniowej, ich podobieństwa, a na koniec różnicę między napięciem powierzchniowym a energią powierzchniową.

Napięcie powierzchniowe

Rozważ jednorodną ciecz. Każda cząsteczka w środkowych częściach cieczy ma dokładnie taką samą siłę przyciągającą ją z każdej strony. Otaczające cząsteczki ciągną centralnie cząsteczkę równomiernie w każdym kierunku. Teraz rozważ cząsteczkę powierzchniową. Ma tylko siły działające na nią w kierunku cieczy. Siły adhezyjne powietrze-ciecz nie są nawet tak silne jak siły kohezyjne ciecz-ciecz. Tak więc cząsteczki powierzchniowe przyciągają się w kierunku środka cieczy, tworząc upakowaną warstwę cząsteczek. Ta warstwa powierzchniowa cząsteczek działa jak cienki film na cieczy.

Jeśli weźmiemy przykład z wodnego urządzenia do mieszania, ten cienki film wykorzystuje się do umieszczenia na powierzchni wody. Ślizga się po tej warstwie powierzchniowej. Gdyby nie ta warstwa powierzchniowa, utonęłaby natychmiast.

Napięcie powierzchniowe definiuje się jako siłę równoległą do powierzchni prostopadłą do linii długości jednostkowej narysowanej na powierzchni. Jednostkami napięcia powierzchniowego są Nm^-1. Napięcie powierzchniowe jest również definiowane jako energia na jednostkę powierzchni. Daje to również napięcie powierzchniowe nowym jednostkom Jm^-2).  Napięcie powierzchniowe występujące między dwoma niemieszającymi się płynami jest znane jako napięcie międzyfazowe.

Energia powierzchniowa

Energia powierzchniowa i napięcie powierzchniowe to dwie powiązane ze sobą koncepcje. Cząsteczki na powierzchni cieczy są upakowane z powodu niezrównoważonych sił międzycząsteczkowych niż cząsteczki w centrum. Oznacza to, że na powierzchni cieczy występuje wysoka gęstość energii.

Energię powierzchniową można zdefiniować jako różnicę energii między masą materiału a powierzchnią materiału. Energia powierzchniowa jest zdefiniowana jako energia powierzchniowa na jednostkę powierzchni. Energia powierzchniowa na jednostkę powierzchni jest identyczna z mierzonym napięciem powierzchniowym. Jednostkami energii powierzchniowej są Jm^-2). Gdy energia powierzchniowa jest dostarczana z zewnętrznego źródła, mówi się, że ciecz bulgocze.

Napięcie powierzchniowe a energia powierzchniowa

• Napięcie powierzchniowe ma jednostki Nm^-1 i Jm^-2) podczas gdy energia powierzchniowa ma jednostkę Jm^-2).

• Napięcie powierzchniowe jest mierzone wzdłuż linii, podczas gdy energia powierzchniowa jest mierzona wzdłuż obszaru.