Molekyler i en bulk oplever en tiltrækningskraft fra alle retninger i en væske. Denne type kraft, der opstår mellem dem, blev betegnet som den sammenhængende tiltrækningskraft.
Alle molekylerne ved væskens overflade oplever en nettotiltrækningskraft mod hovedparten af væsken, det vil sige midten. Denne kraft kaldes væskens overfladespænding.
Og kraften, der opleves af resten af molekylerne i bulk, blev betegnet som grænsefladespændingen, da den opstår ved grænsefladen mellem to lag af væsken i beholderen.
Nøgleforsøg
- Grænsefladespænding forekommer ved grænsefladen mellem to ikke-blandbare væsker, mens overfladespænding forekommer ved grænsefladen mellem en væske og en gas, såsom luft.
- Grænsefladespænding måler den kraft, der kræves for at adskille de to væsker, mens overfladespænding måler den nødvendige kraft for at udvide væskens overflade.
- Både grænseflade- og overfladespænding skyldes ubalancen af tiltrækningskræfter i en væske og ved væskens overflade eller grænseflade.
Grænsefladespænding vs overfladespænding
Forskellen mellem grænsefladespænding og overfladespænding er det sted, hvor de begge finder sted. Overfladespænding forekommer på en enkelt væskeoverflade, hvorimod grænsefladespænding er defineret som grænsefladen mellem to ublandbare væsker eller to stoffer. Faktisk er overfladespænding udledningen af grænsefladespænding i det tilfælde, hvor kraften fra den anden overflade er nul eller ubetydelig.
Grænsefladespænding er egenskaben mellem to stoffer, men for det meste mellem to ublandbare væsker. Grænsefladen mellem stofferne kan være væske-væske, væske-fast eller fast-luft.
Grænsefladespænding er energiomkostningerne pr. arealenhed forbundet med at skabe en grænseflade mellem to stoffer. Det er en kraft af vekselvirkning mellem to ulig molekyler. Adhæsionskraften mellem molekyler forklarer det mest.
På den anden side er overfladespændingen begrænset til overflademolekylerne i væsken. Denne type attraktion kraft er en væske-luft grænseflade tiltrækningskraft.
Overfladespænding er en kraft af vekselvirkning mellem ens molekyler, det vil sige de molekyler, der ligner hinanden. Denne interaktionskraft kaldes en kohæsiv kraft. Sammenhængskraften mellem molekylerne er faktisk ansvarlig for overfladespændingen.
Denne kraft forhindrer væskemolekylerne i at adskilles fra hinanden.
Sammenligningstabel
| Parametre for sammenligning | Grænsefladespænding | Overfladespænding |
|---|---|---|
| Definition | Egenskaber ved væske med gas | Egenskab mellem to stoffer |
| Sted for forekomst | Enkel væskeoverflade | Grænsefladen mellem to ublandbare væsker |
| Type interface | Flydende-luft-grænseflade | Væske-væske, væske-faststof, fast-sir grænseflade |
| Type kraft | Sammenhængskraft | Adhæsionskraft |
| Kraftens styrke | Større kraft | Mindre kraft |
Hvad er grænsefladespænding?
Grænsefladespænding er tiltrækningskraften mellem to stoffer, der danner en grænseflade. Stofferne kan være hvad som helst, såsom væske-væske, væske-fast eller endda fast-luft.
Det er energiomkostningerne pr. enhed af arealet, der er forbundet med at skabe en grænseflade mellem to ublandbare væsker. SI-enheden for grænsefladespændingen er millinewton pr. meter (mN/m).
For at forstå grænsefladespændingen er det først bedre at vide om adhæsionskraften. Adhæsionskraft er interaktionen mellem, i modsætning til molekyler. Når to ikke-blandbare væsker bringes i kontakt, kaldes vekselvirkningskraften mellem dem adhæsionskraften.
Adhæsionskræfter spiller også en vigtig rolle, når en væske bringes i kontakt med et fast stof.
Grænsefladespænding minder meget om overfladespænding, men varierer i nogle faktorer. Det er også påvirket af temperatur, tryk og underlag, på samme måde som overfladespænding.
Et af de mest almindelige eksempler på grænsefladekraft findes ved grænsefladen mellem olie og vand. Olie-vand-grænsefladen har høj grænsefladeenergi, hvorimod vand-sæbegrænsefladen har meget lavere grænsefladeenergi.
Hvad er overfladespænding?
Overfladespænding er den tiltrækningskraft, der opleves af de molekyler, der er til stede på overfladen af en væske. Molekylerne oplever en kraft mod hovedparten af væsken. Denne kraft kaldes overfladespænding. Herved dannes en "film", hvilket gør det sværere at flytte ethvert objekt gennem overfladen eller hovedparten af væsken.
SI-enheden for overfladespænding er også millinewton pr. meter (mN/m).
Overfladespænding er dybest set udledningen af selve grænsefladespændingen, når kraften fra siden af den anden overflade er nul eller ubetydelig i sammenligning med den anden kraft. Overfladespænding og grænsefladespænding er også ret ens.
For overfladespænding er den ene overflade en væske, og den anden overflade er en gas. For eksempel danner overgangen fra vand til luft en overflade, hvor overfladespænding virker i væsken.
Modsat grænsefladespænding er kohæsive kræfter ansvarlige for, at der opstår overfladespænding. Kohæsive kræfter er vekselvirkningskraften mellem molekyler, der ligner hinanden. De er tiltrækningskræfter, der modstår adskillelse af molekyler fra overfladen.
For eksempel har faste stoffer så stærke, sammenhængende kræfter, at de ikke klæber til noget andet stof. Hvorimod væsker også har adhæsionskræfter, der tillader dem at interagere med andre stoffer.
Vigtigste forskelle mellem grænsefladespænding og overfladespænding
- Overfladespænding er vekselvirkningskraften mellem molekyler, der ligner hinanden, hvorimod grænsefladespænding er vekselvirkningskraften mellem, i modsætning til molekyler.
- Overfladespænding forekommer ved grænsefladen mellem væske og luft, hvorimod grænsefladespænding kan forekomme mellem grænsefladen mellem to stoffer, såsom væske-væske, væske-faststof eller fast-luft.
- Overfladespændingen er større end grænsefladekraften, fordi kohæsive kræfter i gasfasen er mindre i størrelse end i væskefasen.
- Overfladespænding er den tiltrækningskraft, som overflademolekylerne oplever mod hovedparten af væsken, hvorimod grænsefladespænding er den tiltrækningskraft, der opleves af molekylerne af de to stoffer på hver side af grænsefladen.
- Kohæsionskraften mellem molekylerne forårsager overfladespænding, hvorimod grænsefladespænding svarer til adhæsionskraften mellem bulkmolekylerne.
- https://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/je034062r
- https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1359029411000276
Sidst opdateret: 26. juli 2023
Jeg har brugt så meget på at skrive dette blogindlæg for at give dig værdi. Det vil være meget nyttigt for mig, hvis du overvejer at dele det på sociale medier eller med dine venner/familie. DELING ER ♥️
Piyush Yadav har brugt de sidste 25 år på at arbejde som fysiker i lokalsamfundet. Han er en fysiker, der brænder for at gøre videnskaben mere tilgængelig for vores læsere. Han har en bachelorgrad i naturvidenskab og en postgraduate diplomuddannelse i miljøvidenskab. Du kan læse mere om ham på hans bio side.
