Yüzey gerilimi nedir nasıl ve neden oluşur? Yüzey gerilimin oluşmasının altındaki bilim, özellikleri ve örnekleri, açıklaması.
Yüzey Gerilimi Nelere Bağlıdır? Örnekleri
Yüzey geriliminin tanımı
Yüzey gerilimi, bir sıvının yüzeyini genişletmek için gerekli birim alandaki kuvvet miktarına eşit fiziksel bir özelliktir. Bir sıvı yüzeyin mümkün olan en küçük yüzey alanını işgal etme eğilimidir. Yüzeye aktif maddeler olarak adlandırılan maddelerin eklenmesi, bir sıvının yüzey gerilimini azaltabilir. Örneğin, suya deterjan eklenmesi, yüzey gerilimini azaltır.
Yüzey gerilimi kuvvetleri, sıvının dış sınırlarındaki sıvı moleküllerinin, moleküller arası kuvvetlerine bağlıdır.
Yüzey gerilimi birimleri alan başına enerji (Enerji/Alan – J/m²) veya birim uzunluk başına güçtür (Güç/Birim uzunluk – N/m).
Yüzey Gerilimi Örnekleri
- ***Yüzey gerilimi, sudan daha yoğun olan bazı böceklerin ve diğer küçük hayvanların, batmadan yüzeye çıkabilmelerini sağlar.
- *** Kan damlasının yatay bir cam üzerinde tümsek oluşturması.
- *** Civa damlasının neredeyse mükemmel bir şekilde küre şekli alması ve pürüzsüz bir yüzeyde çelik bilye gibi yuvarlanması.
- *** Sızdıran bir musluktan suyun küresel damlalar halinde çıkması.
- *** Havaya bırakılan sabun kabarcığının küresel şekil alması
- *** Suyun çiçek yapraklarında boncuk şeklinde damlalar oluşturması
- ***Yüzeydeki su damlacıklarının yuvarlak şekli yüzey geriliminden kaynaklanır.
- ***İki farklı sıvı arasındaki gerilim nedeniyle yağ ve su ayrılır. Bu durumda, “arayüz gerilimi” olarak tanımlanır, bu iki sıvı arasındaki basit bir yüzey gerilimidir.
Yüzey Gerilimi Nasıl Çalışır?
Yüzey gerilimi örneklerinde, sıvı damlacıkları içleri sıvıyla dolu küçük küresel balonlar gibidir. Sıvı yüzeyi ise gerilmiş elastik bir zar benzeri davranış sergiler. Bu gerilime neden olan çekme kuvveti, yüzeye paralel olarak etkir ve sıvı moleküllerinin birbirlerini çekmelerinden kaynaklanır.
Biri yüzeyde diğeri sıvı içinde olmak üzere iki sıvı molekülünü dikkate alalım. İçteki moleküle etraftaki moleküller tarafından uygulanan çekim kuvvetleri simetriden dolayı birbirlerini dengeler. Diğer yandan yüzeydeki molekül üzerine etkiyen çekim kuvvetleri simetrik değildir ve üstteki gaz moleküllerinin uyguladığı çekim kuvveti genellikle çok küçüktür. Dolayısıyla yüzeydeki molekül üzerine etki eden ve bunları sıvının içine doğru çekme eğiliminde olan net bir kuvvet vardır. Bu kuvvet, yüzeyin altında sıkışan moleküller uygulanan itme kuvvetiyle dengelenir. Sonuçta oluşan bu sıkışma etkisi, sıvının kendi yüzey alanını en aza indirmesine neden olur. Sıvı damlalarının, verilen bir hacim için minimum yüzeye sahip olan küresel bir şekil almaya çalışmalarının nedeni budur.
