แรงตึงผิว: ความหมายและสาเหตุ

Artículo revisado y aprobado por nuestro equipo editorial, siguiendo los criterios de redacción y edición de YuBrain.


แรงตึงผิวคือพลังงานที่ใช้ในการเพิ่มพื้นที่ผิวของของเหลวต่อหน่วยพื้นที่ เนื่องจากแรงเหล่านี้แตกต่างกันไปขึ้นอยู่กับธรรมชาติของของเหลว (เช่น น้ำกับน้ำมันเบนซิน) หรือตัวละลายที่มี (เช่น สารลดแรงตึงผิว เช่น ผงซักฟอก) สารละลายแต่ละชนิดจึงมีค่าความตึงผิวต่างกัน

ลองดูตัวอย่าง: ทุกครั้งที่เติมน้ำเกือบเต็มแก้ว จะสังเกตได้ว่าระดับน้ำในแก้วนั้นสูงกว่าความสูงของแก้วจริงๆ คุณยังเห็นได้ว่าน้ำที่รั่วไหลได้ก่อตัวเป็นแอ่งน้ำที่โผล่ขึ้นมาเหนือผิวน้ำ ปรากฏการณ์ทั้งสองที่อธิบายไว้เกิดจากแรงตึงผิว

แรงตึงผิวคือแนวโน้มของของเหลวที่จะครอบครองพื้นที่ผิวน้อยที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้ แนวโน้มนี้เป็นปัจจัยสำคัญในการเคลื่อนไหวของเส้นเลือดฝอยหรือการเคลื่อนไหวของเส้นเลือดฝอย การกระทำของเส้นเลือดฝอยเป็นผลมาจากแรงยึดเกาะระหว่างโมเลกุล นั่นคือ แนวโน้มของโมเลกุลที่จะอยู่ด้วยกันและเกาะติดกัน

แรงยึดเกาะและแรงยึดเกาะ

แรงยึดเกาะและแรงยึดเกาะมีความสัมพันธ์อย่างมากกับแรงตึงผิว แรงเหล่านี้ปรากฏขึ้นเมื่อสสารมีมวล นั่นคือ พวกมันเป็นคุณสมบัติระดับมหภาค ดังนั้น พวกมันจึงไม่มีบทบาทเมื่อพิจารณาถึงอะตอมหรือโมเลกุลแต่ละตัว

  • พลังสามัคคี . พวกมันคือแรงที่ยึดโมเลกุลไว้ด้วยกัน ถ้าแรงเหนียวแน่น ของเหลวจะมีแนวโน้มที่จะก่อตัวเป็นหยดบนพื้นผิว
  • แรงยึดเกาะ . เป็นแรงที่กระทำระหว่างโมเลกุลของของเหลวและพื้นผิว หากแรงยึดเกาะสูง ของเหลวจะมีแนวโน้มที่จะกระจายไปทั่วพื้นผิว

ดังนั้น ถ้าแรงเกาะกันแรงกว่าแรงยึดเกาะ ของเหลวจะคงรูปร่างไว้ แต่ถ้าเกิดตรงกันข้าม ของเหลวจะกระจายออกไป ซึ่งจะเป็นการเพิ่มพื้นที่ผิวของมัน สารใด ๆ ที่เติมลงในของเหลวที่เพิ่มพื้นที่ผิวเรียกว่าสารทำให้เปียก

สารทำให้เปียกคือสารที่ลดแรงตึงผิวของของเหลวและทำให้ของเหลวกระจายตัวในรูปของหยดบนพื้นผิว เพิ่มความสามารถในการกระจายตัวของของเหลวดังกล่าว

มุมมองของโมเลกุล

ในตัวอย่างน้ำมีโมเลกุลอยู่ 2 ประเภท ได้แก่ โมเลกุลที่อยู่ด้านนอกของตัวอย่าง (โมเลกุลด้านนอก) และโมเลกุลที่อยู่ด้านใน (โมเลกุลด้านใน) โมเลกุลชั้นในจะถูกดึงดูดไปยังโมเลกุลทั้งหมดที่อยู่รอบๆ โมเลกุลเหล่านั้น ในขณะที่โมเลกุลชั้นนอกจะถูกดึงดูดไปยังโมเลกุลอื่นๆ บนพื้นผิวและโมเลกุลที่อยู่ด้านล่างเท่านั้น สิ่งนี้ทำให้สถานะพลังงานของโมเลกุลภายในมีความเข้มน้อยกว่าของโมเลกุลภายนอก ดังนั้น โมเลกุลจึงรักษาพื้นที่ผิวน้อยที่สุด ซึ่งช่วยให้โมเลกุลจำนวนมากมีสถานะพลังงานต่ำลง ปรากฏการณ์นี้เป็นผลมาจากแรงตึงผิว และเป็นหนึ่งในวิธีที่ดีที่สุดในการตรวจสอบการมีอยู่ของมัน

โมเลกุลของน้ำถูกดึงดูดเข้าหากันเนื่องจากคุณสมบัติมีขั้วของน้ำ ปลายไฮโดรเจนเป็นบวก ในขณะที่ปลายออกซิเจนเป็นลบ และพวกมันจับกันเป็นออกซิเจนเชิงลบกับไฮโดรเจนที่เป็นบวก ในการทำลายพันธะระหว่างโมเลกุลจำเป็นต้องใช้พลังงานจำนวนหนึ่ง ซึ่งก็คือแรงตึงผิวนั่นเอง เช่นเดียวกับของเหลวอื่นๆ แม้แต่ของเหลวที่ไม่ชอบน้ำเช่น น้ำมัน มีแรงอื่นๆ ที่กระทำในของเหลว เช่น แรงแวนเดอร์วาลส์ ซึ่งกระทำระหว่างโมเลกุลของของเหลว

ต่อจากตัวอย่างน้ำ แรงตึงผิวของมันสูงมาก ในความเป็นจริง แรงตึงผิวของน้ำสามารถทำให้วัสดุที่มีความหนาแน่นมากกว่าน้ำลอยอยู่บนน้ำได้ ต้องขอบคุณแรงตึงผิวของพวกมัน สิ่งมีชีวิตบางชนิดจึงสามารถเดินบนน้ำได้อย่างแท้จริง ตัวอย่างคือยุงน้ำหรือช่างทำรองเท้า ซึ่งสามารถวิ่งผ่านพื้นผิวของมันได้เนื่องจากแรงระหว่างโมเลกุลของโมเลกุลน้ำ และเนื่องจากน้ำหนักของยุงกระจายอยู่ระหว่างขาของมัน แรงตึงผิวยังช่วยให้เกิดหยดน้ำที่เราเห็นอย่างต่อเนื่องในธรรมชาติ

ตัวอย่างอื่นๆ ของความตึงผิว

เครื่องดื่มแอลกอฮอล์ก่อให้เกิดร่องเล็กๆ ในแก้วเนื่องจากปฏิกิริยาระหว่างค่าความตึงผิวที่แตกต่างกันของเอทานอลและน้ำ และการระเหยของแอลกอฮอล์ที่เร็วกว่าเมื่อเทียบกับน้ำ

น้ำมันและน้ำแยกจากกันเนื่องจากแรงตึงผิวของของเหลวเหล่านี้ต่างกัน ในกรณีนี้ คำนี้คือ “แรงตึงผิว” แต่เป็นเพียงประเภทของแรงตึงผิวระหว่างของเหลวสองชนิด

-โฆษณา-

mm
Carolina Posada Osorio (BEd)
(Licenciada en Educación. Licenciada en Comunicación e Informática educativa) -COLABORADORA. Redactora y divulgadora.
บทความก่อนหน้านี้
บทความถัดไป

Artículos relacionados