Moleküle in einer Masse erfahren in einer Flüssigkeit eine Anziehungskraft aus allen Richtungen. Diese Art von Kraft, die zwischen ihnen auftritt, wurde als kohäsive Anziehungskraft bezeichnet.
Alle Moleküle an der Oberfläche der Flüssigkeit erfahren eine Nettoanziehungskraft gegenüber der Masse der Flüssigkeit, also dem Zentrum. Diese Kraft wird als Oberflächenspannung der Flüssigkeit bezeichnet.
Und die Kraft, die der Rest der Moleküle in der Masse erfährt, wurde als Grenzflächenspannung bezeichnet, da sie an der Grenzfläche zweier Flüssigkeitsschichten im Behälter auftritt.
Key Take Away
- Grenzflächenspannung tritt an der Grenzfläche zwischen zwei nicht mischbaren Flüssigkeiten auf, während Oberflächenspannung an der Grenzfläche zwischen einer Flüssigkeit und einem Gas wie Luft auftritt.
- Die Grenzflächenspannung misst die Kraft, die erforderlich ist, um die beiden Flüssigkeiten zu trennen, während die Oberflächenspannung die Kraft misst, die erforderlich ist, um die Oberfläche der Flüssigkeit auszudehnen.
- Sowohl die Grenzflächen- als auch die Oberflächenspannung resultieren aus dem Ungleichgewicht der Anziehungskräfte innerhalb einer Flüssigkeit und an der Oberfläche oder Grenzfläche der Flüssigkeit.
Grenzflächenspannung vs. Oberflächenspannung
Der Unterschied zwischen Grenzflächenspannung und Oberflächenspannung ist der Ort, an dem beide stattfinden. Die Oberflächenspannung tritt auf einer einzigen Flüssigkeitsoberfläche auf, während die Grenzflächenspannung als die Grenzfläche zweier nicht mischbarer Flüssigkeiten oder zweier beliebiger Substanzen definiert ist. Tatsächlich ist die Oberflächenspannung die Ableitung der Grenzflächenspannung in dem Fall, wenn die Kraft von der zweiten Oberfläche null oder vernachlässigbar ist.
Die Grenzflächenspannung ist die Eigenschaft zwischen zwei beliebigen Substanzen, insbesondere zwischen zwei nicht mischbaren Flüssigkeiten. Die Grenzfläche der Substanzen kann flüssig-flüssig, flüssig-fest oder fest-luftig sein.
Die Grenzflächenspannung ist der Energieaufwand pro Flächeneinheit, der mit der Bildung einer Grenzfläche zwischen zwei Substanzen verbunden ist. Sie ist eine Wechselwirkungskraft zwischen zwei ungleichen Molekülen. Die Ursache hierfür ist die Adhäsionskraft zwischen Molekülen.
Andererseits ist die Oberflächenspannung nur auf die Oberflächenmoleküle in der Flüssigkeit beschränkt. Diese Art von Anziehungskraft ist eine Flüssigkeits-Luft-Grenzflächenanziehungskraft.
Oberflächenspannung ist eine Kraft der Wechselwirkung zwischen gleichen Molekülen, also Molekülen, die einander ähnlich sind. Diese Wechselwirkungskraft wird als Kohäsionskraft bezeichnet. Tatsächlich ist die Kohäsionskraft zwischen den Molekülen für die Oberflächenspannung verantwortlich.
Diese Kraft verhindert, dass sich die Flüssigkeitsmoleküle voneinander trennen.
Vergleichstabelle
| Vergleichsparameter | Grenzflächenspannung | Oberflächenspannung |
|---|---|---|
| Definition | Eigenschaft von Flüssigkeit mit Gas | Eigenschaft zwischen zwei beliebigen Stoffen |
| Ort des Auftretens | Einzelne Flüssigkeitsoberfläche | Die Grenzfläche zweier nicht mischbarer Flüssigkeiten |
| Art der Schnittstelle | Flüssigkeits-Luft-Grenzfläche | Flüssig-Flüssig-, Flüssig-Fest-, Fest-Sir-Grenzfläche |
| Art der Kraft | Kohäsionskraft | Haftkraft |
| Stärke der Kraft | Größere Kraft | Geringere Kraft |
Was ist Grenzflächenspannung?
Unter Grenzflächenspannung versteht man die Anziehungskraft zwischen zwei beliebigen Stoffen, die eine Grenzfläche bilden. Die Stoffe können alles Mögliche sein, etwa flüssig-flüssig, flüssig-fest oder sogar fest-Luft.
Es sind die Energiekosten pro Flächeneinheit, die mit der Schaffung einer Grenzfläche zwischen zwei nicht mischbaren Flüssigkeiten verbunden ist. Die SI-Einheit der Grenzflächenspannung ist Millinewton pro Meter (mN/m).
Um die Grenzflächenspannung zu verstehen, ist es zunächst besser, etwas über die Adhäsionskraft zu wissen. Adhäsionskraft ist im Gegensatz zu Molekülen die Wechselwirkung zwischen ihnen. Wenn zwei nicht mischbare Flüssigkeiten in Kontakt gebracht werden, wird die Wechselwirkungskraft zwischen ihnen als Adhäsionskraft bezeichnet.
Adhäsionskräfte spielen auch eine wichtige Rolle, wenn eine Flüssigkeit mit einem Feststoff in Kontakt gebracht wird.
Die Grenzflächenspannung ist der Oberflächenspannung sehr ähnlich, variiert jedoch in einigen Faktoren. Es wird ebenso wie die Oberflächenspannung von Temperatur, Druck und Substraten beeinflusst.
Eines der häufigsten Beispiele für Grenzflächenkräfte findet sich an der Grenzfläche von Öl und Wasser. Die Öl-Wasser-Grenzfläche hat eine hohe Grenzflächenenergie, während die Wasser-Seife-Grenzfläche eine viel niedrigere Grenzflächenenergie aufweist.
Was ist Oberflächenspannung?
Unter Oberflächenspannung versteht man die Anziehungskraft, die auf die Moleküle auf der Oberfläche einer Flüssigkeit wirkt. Die Moleküle erfahren eine Kraft auf die Masse der Flüssigkeit. Diese Kraft wird als Oberflächenspannung bezeichnet. Dadurch entsteht ein „Film“, der es schwieriger macht, Gegenstände durch die Oberfläche oder Masse der Flüssigkeit zu bewegen.
Die SI-Einheit der Oberflächenspannung ist ebenfalls Millinewton pro Meter (mN/m).
Die Oberflächenspannung ist im Grunde die Ableitung der Grenzflächenspannung selbst, wenn die Kraft von der Seite der zweiten Oberfläche im Vergleich zu der anderen Kraft null oder vernachlässigbar ist. Oberflächenspannung und Grenzflächenspannung sind ebenfalls ziemlich ähnlich.
Für die Oberflächenspannung ist eine Oberfläche eine Flüssigkeit und die andere Oberfläche ein Gas. Beispielsweise bildet der Übergang von Wasser zu Luft eine Oberfläche, an der in der Flüssigkeit Oberflächenspannung wirkt.
Im Gegensatz zur Grenzflächenspannung treten Kohäsionskräfte auf, die für Oberflächenspannungen verantwortlich sind. Kohäsionskräfte sind die Kraft der Wechselwirkung zwischen Molekülen, die einander ähnlich sind. Sie sind Anziehungskräfte, die der Trennung von Molekülen von der Oberfläche widerstehen.
Feststoffe beispielsweise haben so starke Kohäsionskräfte, dass sie an keiner anderen Substanz haften bleiben. Während Flüssigkeiten auch Adhäsionskräfte haben, die es ihnen ermöglichen, mit anderen Substanzen zu interagieren.
Hauptunterschiede zwischen Grenzflächenspannung und Oberflächenspannung
- Die Oberflächenspannung ist die Kraft der Wechselwirkung zwischen Molekülen, die einander ähnlich sind, während die Grenzflächenspannung die Kraft der Wechselwirkung zwischen ungleichen Molekülen ist.
- Oberflächenspannung tritt an der Grenzfläche von Flüssigkeit und Luft auf, während Grenzflächenspannung zwischen der Grenzfläche zweier beliebiger Substanzen auftreten kann, z. B. Flüssigkeit-Flüssigkeit, Flüssigkeit-Feststoff oder Feststoff-Luft.
- Die Oberflächenspannung ist größer als die Grenzflächenkraft, weil die Kohäsionskräfte in der Gasphase kleiner sind als in der flüssigen Phase.
- Die Oberflächenspannung ist die Anziehungskraft, die die Oberflächenmoleküle gegenüber der Masse der Flüssigkeit erfahren, während die Grenzflächenspannung die Anziehungskraft ist, die die Moleküle der beiden Substanzen auf beiden Seiten der Grenzfläche erfahren.
- Die Kohäsionskraft zwischen den Molekülen verursacht eine Oberflächenspannung, während die Grenzflächenspannung der Adhäsionskraft zwischen den Massenmolekülen ähnelt.
- https://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/je034062r
- https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1359029411000276
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