Avainero – pintajännitys vs kapillaaritoiminta
Pintajännitys ja kapillaaritoiminta ovat nestemäisten aineiden fysikaalisia ominaisuuksia. Ne ovat nesteiden makroskooppisia ominaisuuksia. avainero pintajännityksen ja kapillaarivaikutuksen välillä on se, että pintajännitys mitataan voimana, joka kohdistetaan tiettyyn nesteen pituuteen yksiköllä N/m (Newton per metri), kun taas kapillaaritoiminta mitataan nestepatsaan korkeudella. joka piirretään ylöspäin yksikön m (metri) antamaa painovoimaa vasten.
Mikä on pintajännitys?
Pintajännitys on ilmiö, jossa nesteen pinta, jossa neste on kosketuksissa kaasun kanssa, toimii ohuena elastisena levynä. Termiä pintajännitys käytetään vain, kun neste on kosketuksissa kaasun kanssa (esim. kun se avataan normaaliin ilmakehään). Termiä "rajapinnan jännitys" käytetään kahden nesteen välisestä kerroksesta.
Erilaisten kemiallisten lajien väliset vetovoimat saavat nestemolekyylit yhdistymään. Nesteen pinnalla olevat nestemolekyylit houkuttelevat puoleensa nesteen keskellä olevat molekyylit. Tämä on eräänlaista yhteenkuuluvuutta. Mutta nestemolekyylien ja ilmamolekyylien välinen vetovoima (tai tarttumisvoimat) on mitätön. Siksi tämä nestemäisten molekyylien pintakerros toimii elastisena kalvona. Nestemolekyylien pintakerros on jännityksen alainen, koska vetovoimat eivät riitä tasapainottamaan niihin vaikuttavia koheesiovoimia, joten tätä tilaa kutsutaan pintajännitykseksi.
Kuva 01: Vetovoimat nestemäisiin molekyyleihin nesteen pinnalla
Pintajännityksen laskentakaava
Pintajännitys (γ)=F/d
Tässä F on pintavoima ja d on pituus, jota pitkin pintavoima vaikuttaa. Siksi pintajännityksen mittaus saadaan yksiköllä N/m (Newton per metri). Se on pintajännityksen mittauksen SI-yksikkö.
Mikä on kapillaaritoiminta?
Kapillaaritoiminta on nesteen kykyä virrata ahtaissa tiloissa ilman ulkoisten voimien, kuten painovoiman, apua tai vastustusta. Se voidaan havaita nesteen imeytymisenä kapillaariputken läpi ylöspäin.
Kapillaaritoiminta johtuu nestemolekyylien ja kapillaariputken pinnan välisistä molekyylien välisistä voimista. Siksi se tapahtuu tartuntavoimien vuoksi. Kun putken halkaisija on riittävän pieni, neste nousee putken läpi sekä tartunta- että koheesiovoimien vaikutuksesta. Koheesiovoimat (samank altaisten molekyylien väliset vetovoimat) saavat molekyylit vetämään ylöspäin.
Kun kapillaariputki asetetaan nesteeseen, putken reunaan muodostuu meniski. Sitten nestemolekyylien ja putken seinämän välisten adheesiovoimien vuoksi nestettä vedetään ylös, kunnes painovoiman vaikutus kyseiseen nestemäärään riittää voittamaan tartuntavoiman. Sitten nestemolekyylit vedetään ylös koheesion vuoksi.
Kuva 02: Kapillaaritoiminta – malli
Kapillaaritoiminta on yleistä kasveilla. Ksyleemiastiat ovat kapillaariputkia, jotka voivat vetää vettä liuenneiden ravinteiden kanssa ylöspäin. Tämä täyttää suurten kasvien oksien ja lehtien veden ja ravinteiden tarpeen.
Mikä on pintajännityksen ja kapillaaritoiminnan välinen suhde?
Kapillaaritoiminta luo nestepylvään kapillaariputkeen. Nestepatsaan korkeus voidaan määrittää alla olevan yhtälön avulla.
Nestekolonnin korkeuden laskentakaava
h=2γcosθ / ρgr
Tässä
- h on nestepatsaan korkeus,
- γ on nesteen pintajännitys (yksikkö on N/m),
- θ on kosketuskulma nesteen ja putken seinämän välillä,
- ρ on nesteen tiheys, g on painovoiman aiheuttama kiihtyvyys (yksikkö on Kg/m3),
- r on putken säde (m).
Mitä eroa on pintajännityksen ja kapillaaritoiminnan välillä?
Pintajännitys vs kapillaaritoiminta |
|
| Pintajännitys on ilmiö, jossa nesteen pinta, jossa neste on kosketuksissa kaasun kanssa, toimii kuin ohut elastinen levy. | Kapillaaritoiminta on nesteen kykyä virrata ahtaissa tiloissa ilman ulkoisten voimien, kuten painovoiman, apua tai jopa vastustamatta niitä. |
| Teoria | |
| Pintajännitys on ilmalle altistetun nesteen pintaan vaikuttava voima. | Kapillaaritoiminta on nesteen virtausta ulkoista voimaa vastaan ilman apua. |
| Mittaus | |
| Pintajännitys mitataan voimana, joka kohdistuu tiettyyn nesteen pituuteen yksiköllä N/m (Newton per metri). | Kapillaarivaikutus mitataan nestepatsaan korkeudella, joka vedetään ylöspäin yksikön m (metri) antamaa painovoimaa vasten. |
Yhteenveto – Pintajännitys vs kapillaaritoiminta
Pintajännitys ja kapillaaritoiminta ovat kahden tyyppisiä nesteiden mikroskooppisia ominaisuuksia. Pintajännityksen ja kapillaarivaikutuksen välinen ero on se, että pintajännitys mitataan voimana, joka kohdistuu tiettyyn nesteen pituuteen yksiköllä N/m (Newton per metri), kun taas kapillaaritoiminta mitataan nestepatsaan korkeudella. piirretään ylöspäin yksikön m (metri) antamaa painovoimaa vasten.
