Saskarnes spriegums pret virsmas spraigumu: atšķirība un salīdzinājums

Liela apjoma molekulas šķidrumā izjūt pievilcīgu spēku no visiem virzieniem. Šāda veida spēks, kas rodas starp tiem, tika saukts par piesaistes spēku.

Visas molekulas uz šķidruma virsmas piedzīvo neto pievilcības spēku pret šķidruma lielāko daļu, tas ir, centru. Šo spēku sauc par šķidruma virsmas spraigumu.

And the force experienced by the rest of the molecules in bulk was termed as the interfacial tension as it occurs at the interface of two layers of the liquid in the container.

Atslēgas

1. Saskarnes spriegums rodas divu nesajaucamu šķidrumu saskarnē, savukārt virsmas spraigums rodas saskarē starp šķidrumu un gāzi, piemēram, gaisu.
2. Saskarnes spriegums mēra spēku, kas nepieciešams, lai atdalītu divus šķidrumus, savukārt virsmas spraigums mēra spēku, kas nepieciešams šķidruma virsmas paplašināšanai.
3. Gan saskarnes, gan virsmas spraigums rodas no pievilcīgo spēku nelīdzsvarotības šķidrumā un šķidruma virsmā vai saskarnē.

Saskarnes spriegums pret virsmas spraigumu

Atšķirība starp saskarnes spraigumu un virsmas spraigumu ir vieta, kur tie abi notiek. Virsmas spraigums rodas uz vienas šķidruma virsmas, savukārt saskarnes spriegums tiek definēts kā divu nesajaucamu šķidrumu vai jebkuru divu vielu saskarne. Faktiski virsmas spraigums ir saskarnes spraiguma atvasinājums gadījumā, ja spēks no otrās virsmas ir nulle vai nenozīmīgs.

Interfeisa spriegums ir īpašība starp jebkurām divām vielām, bet galvenokārt starp diviem nesajaucamiem šķidrumiem. Vielu saskarne var būt šķidrums-šķidrums, šķidrums-ciets vai ciets-gaiss.

Interfeisa spriegums ir enerģijas izmaksas uz laukuma vienību, kas saistītas ar saskarnes izveidi starp divām vielām. Tas ir mijiedarbības spēks starp divām atšķirībām molekulām. Lielākoties to izskaidro adhēzijas spēks starp molekulām.

No otras puses, virsmas spraigums ir ierobežots tikai ar šķidruma virsmas molekulām. Šāda veida atrakcija spēks ir šķidruma un gaisa saskarnes pievilkšanas spēks.

Virsmas spraigums ir mijiedarbības spēks starp līdzīgām molekulām, tas ir, molekulām, kas ir līdzīgas viena otrai. Šo mijiedarbības spēku sauc par kohēzijas spēku. Kohēzijas spēks starp molekulām faktiski ir atbildīgs par virsmas spraigumu.

Šis spēks neļauj šķidruma molekulām atdalīties viena no otras.

Salīdzināšanas tabula

Salīdzināšanas parametri	Interfeisa spriegums	Virsmas spraigums
Definīcija	Šķidruma ar gāzi īpašības	Īpašība starp jebkurām divām vielām
Notikuma vieta	Viena šķidruma virsma	Divu nesajaucamu šķidrumu saskarne
Interfeisa veids	Šķidruma-gaisa saskarne	Šķidrums-šķidrums, šķidrums-ciets, ciets-sir interfeiss
Spēka veids	Saliedēšanas spēks	Adhēzijas spēks
Spēka stiprums	Lielāks spēks	Mazāks spēks

Kas ir saskarnes spriegums?

Interfeisa spriegums ir pievilkšanās spēks starp jebkurām divām vielām, kas veido saskarni. Vielas var būt jebkas, piemēram, šķidrums-šķidrums, šķidrums-ciets vai pat ciets-gaiss.

Tās ir enerģijas izmaksas uz laukuma vienību, kas saistītas ar saskarnes izveidi starp diviem nesajaucamiem šķidrumiem. Interfeisa sprieguma SI vienība ir milliwton uz metru (mN/m).

Lai saprastu saskarnes spriegumu, vispirms ir labāk zināt par saķeres spēku. Adhēzijas spēks ir mijiedarbība starp, atšķirībā no molekulām. Kad saskaras divi nesajaucami šķidrumi, to mijiedarbības spēku sauc par saķeres spēku.

Saķeres spēkiem ir arī svarīga loma, kad šķidrums nonāk saskarē ar cietu vielu.

Saskarnes spriegums ir ļoti līdzīgs virsmas spraigumam, taču dažos faktoros tas atšķiras. To ietekmē arī temperatūra, spiediens un substrāti, tāpat kā virsmas spraigums.

Viens no visizplatītākajiem saskarnes spēka piemēriem ir atrodams eļļas un ūdens saskarnē. Eļļas un ūdens saskarnei ir augsta saskarnes enerģija, savukārt ūdens un ziepju saskarnei ir daudz zemāka saskarnes enerģija.

Kas ir virsmas spraigums?

Virsmas spraigums ir pievilkšanās spēks, ko izjūt uz šķidruma virsmas esošās molekulas. Molekulas piedzīvo spēku pret lielāko šķidruma daļu. Šo spēku sauc par virsmas spraigumu. Tādējādi tiek veidota "plēve", kas apgrūtina jebkura objekta pārvietošanu caur šķidruma virsmu vai lielāko daļu.

Virsmas spraiguma SI vienība ir arī milliwton uz metru (mN/m).

Virsmas spraigums būtībā ir paša saskarnes spraiguma atvasinājums, kad spēks no otrās virsmas sāniem ir nulle vai niecīgs salīdzinājumā ar otru spēku. Arī virsmas spraigums un saskarnes spriegums ir diezgan līdzīgi.

Virsmas spraigumam viena virsma ir šķidrums, bet otra virsma ir gāze. Piemēram, pāreja no ūdens uz gaisu veido virsmu, kur šķidrumā iedarbojas virsmas spraigums.

Pretēji saskarnes spriedzei par virsmas spraigumu ir atbildīgi kohēzijas spēki. Kohēzijas spēki ir mijiedarbības spēks starp molekulām, kas ir līdzīgas viena otrai. Tie ir pievilkšanās spēki, kas pretojas molekulu atdalīšanai no virsmas.

Piemēram, cietām vielām ir tik spēcīgi, saliedējoši spēki, ka tās nepielīp nevienai citai vielai. Tā kā šķidrumiem ir arī saķeres spēki, kas ļauj tiem mijiedarboties ar citām vielām.

Galvenās atšķirības starp saskarnes spriegumu un virsmas spraigumu

1. Virsmas spraigums ir mijiedarbības spēks starp molekulām, kas ir līdzīgas viena otrai, turpretim saskarnes spriegums ir mijiedarbības spēks starp atšķirībā no molekulām.
2. Virsmas spraigums rodas šķidruma un gaisa saskarnē, savukārt saskarnes spriegums var rasties starp jebkuru divu vielu saskarni, piemēram, šķidrums-šķidrums, šķidrums-ciets vai ciets gaiss.
3. Virsmas spraigums ir lielāks par saskarnes spēku, jo gāzes fāzē kohēzijas spēki ir mazāki nekā šķidrajā fāzē.
4. Virsmas spraigums ir pievilkšanās spēks, ko virsmas molekulas izjūt pret šķidruma lielāko daļu, savukārt saskarnes spriegums ir pievilkšanās spēks, ko izjūt abu vielu molekulas abās saskarnes pusēs.
5. Kohēzijas spēks starp molekulām izraisa virsmas spraigumu, savukārt saskarnes spriegums ir līdzīgs adhēzijas spēkam starp lielapjoma molekulām.

Atsauces

1. https://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/je034062r
2. https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1359029411000276

Pēdējo reizi atjaunināts: 26. gada 2023. jūlijā