Grenzflächenspannungsdefinition, Gleichung, Einheiten und Messung
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- Joy Hort
Der Grenzflächenspannung (γ) ist die Nettokraft pro Längeeinheit, die auf der Kontaktfläche zwischen einer Phase (fest oder flüssig) und einer anderen (fest, flüssig oder Soda) ausgeübt wird. Die Nettokraft ist vertikal zur Kontaktfläche und ist in die Phasen gerichtet.
Wenn eine der Phasen ein Gas ist, wird es normalerweise genannt Oberflächenspannung. Die Kontaktphasen sind nicht mischbar, dh sie können sich nicht miteinander auflösen, um eine Lösung zu bilden. Der Kontaktbereich zwischen den Phasen ist eine geometrische Trennfläche Schnittstelle. Die Grenzflächenspannung ist auf die an der Grenzfläche vorhandenen intermolekularen Kräfte zurückzuführen.
Kräfte zwischen Molekülen einer Flüssigkeit in Kontakt mit der Luft [von Booyabazooka (https: // commons.Wikimedia.Org/wiki/file: Wasmolek%C3%BcleInt%C3%B6pfchen.Svg)] Grenzflächenspannung spielt eine wichtige Rolle in vielen Grenzflächenphänomenen und -prozessen wie Emulsionen und Ölproduktion.
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Definition
Die Grenzflächeneigenschaften sind nicht gleich den Eigenschaften innerhalb der Kontaktphasen, da sich unterschiedliche molekulare Wechselwirkungen manifestiert, da es in diesem Bereich Moleküle gibt, die sowohl einer Phase als auch einer anderen gehören.
Die Moleküle in einer Phase interagieren mit benachbarten Molekülen, die ähnliche Eigenschaften aufweisen. Folglich ist die innere Nettokraft nichtig, da attraktive und abstoßende Wechselwirkungen in alle möglichen Richtungen gleich sind.
Die Moleküle, die zwischen den beiden Phasen auf der Oberfläche liegen.
In diesem Fall ist die Nettokraft nicht ungültig und wird in die Phase gerichtet, in der es eine größere Wechselwirkung gibt. Das Ergebnis ist, dass der Energiezustand der Moleküle auf der Oberfläche größer ist als der Energiestatus innerhalb der Phase.
Kann Ihnen dienen: Paraboler Schuss: Eigenschaften, Formeln und Gleichungen, BeispieleDie Nettokraft, die zum Innenraum pro Länge der Einheit entlang der Grenzfläche wirkt, ist die Grenzflächenspannung. Aufgrund dieser Kraft neigen Moleküle spontan dazu, Energie zu minimieren, indem die Oberfläche für jede Volumeneinheit minimiert wird.
Definition basierend auf Arbeit und Energie
Um ein Molekül von innen zur Oberfläche anzulocken. Mit anderen Worten, die Arbeit ist erforderlich, um die Grenzflächenoberfläche zu erhöhen.
Kraft notwendig, um die Grenzflächenregion zu erhöhen. (https: // commons.Wikimedia.org/wiki/Datei: Surface_Growing.Png) Je größer die größere intermolekulare Kraft ist, ist die zu erledigende Arbeit und desto größer der Energieeintritt. Aus diesem Grund wird auch Grenzflächenspannungen nach Arbeiten oder basierend auf Energie definiert, wie unten erwähnt:
Grenzflächenspannung ist die Arbeit, die erforderlich ist, um eine Flächeneinheit an der Schnittstelle zu erstellen. Ebenso ist Grenzflächenspannung definiert als die freie Energie, die pro Einheit erstellter Fläche erforderlich ist.
Gleichung und Grenzflächenspannungseinheiten
Die Gleichung der Grenzflächenspannung in Abhängigkeit von der intermolekularen Netzkraft lautet:
γ = F/2l [1]
F = Nettokraft
l = Schnittstellenlänge
Die in Gleichung [1] erscheinende Zahl 2 bedeutet, dass es zwei Oberflächen gibt, eine für jede Gesicht der Schnittstelle.
Die Grenzflächenspannung in Abhängigkeit von den zur Erzeugung einer Oberflächeneinheit erforderlichen Arbeiten wird durch die folgende Gleichung ausgedrückt:
γ = W/ΔA [2]
W = Arbeit
ΔA = Erhöhung der Oberfläche
Die Schaffung des Grenzflächengebiets wird von einer Zunahme der Trainingsfreienergie begleitet.
γ = ΔE/ΔA [3]
ΔE = Energie zur Schnittstellenergie Energie
Es kann Ihnen dienen: Heizkurve: Was ist es, wie es gemacht wird, BeispieleDie Grenzflächenspannungseinheiten im internationalen System sind N/M oder Joule/m2. Es wird normalerweise auch Dynas/cm oder mn/m verwendet.
Temperaturabhängigkeit
Einer der Hauptfaktoren, die die Grenzflächenspannung beeinflussen, ist die Temperatur. Wenn die Temperatur zunimmt, nehmen die Wechselwirkungskräfte infolgedessen die Nettokraft ab, die sich von der Oberfläche zusammenzieht, was zu einer Abnahme der Grenzflächenspannungen führt.
Oberflächenspannung abhängig von der Wassertemperatur-Luft [(https: // Commons.Wikimedia.org/wiki/file: temperatur_dependence_surface_tenion_of_water.Svg)] Wenn die Temperatur noch zunimmt, wird eine Zeit kommen, in der die Grenzflächenspannung aufgehoben wird und zwischen den Phasen keine Trennfläche vorhanden ist. Die Temperatur, bei der die Grenzflächenspannung aufgehoben wird, wird als kritische Temperatur bezeichnet (TC).
Der Grund, warum die Grenzflächenspannung abnimmt.
Messung der Grenzflächenspannung
Es gibt verschiedene Methoden zur experimentellen Messung der Grenzflächenspannung, unter denen die charakteristischen Eigenschaften der Kontakt- und Versuchsbedingungen ausgewählt werden können.
Unter diesen Methoden befinden sich die Wilhelmy -Plattenmethode, die Du -Nouy -Ringmethode, die ausstehende Tropfenmethode und die rotierende Abfallmethode.
Wilhelmy Plattenmethode
Es besteht darin, die Abwärtskraft zu messen, die die Oberfläche einer flüssigen Phase auf einem Aluminium oder einer Glasplatte ausübt. Die auf der Platte ausgeübte Nettokraft entspricht dem Gewicht zuzüglich der Spannungskraft. Das Gewicht der Platte wird mittels Mittel erhalten.
Du Nouy Ringmethode
Bei dieser Methode wird die Kraft gemessen, um die Oberfläche eines Metallrings von einer flüssigen Oberfläche zu trennen, um sicherzustellen, dass der Ring vor dem Messen vollständig in die Flüssigkeit getaucht ist. Die Trennkraft ist gleich der Grenzflächenspannung und wird unter Verwendung eines hochgenauigen Gleichgewichts gemessen.
Kann Ihnen dienen: Planck -Konstante: Formeln, Werte und ÜbungenAusstehende Drop -Methode
Diese Methode basiert auf der Messung der Verformung eines Tropfens, der an einer Kapillare hängt. Der Tropfen wird beim Aufhängen im Gleichgewicht gehalten, da die Spannungskraft dem Gewicht des Tropfens entspricht.
Die Verlängerung des Tropfens ist proportional zum Gewicht des Tropfens. Die Methode basiert auf der Bestimmung der Länge des Abfalls aufgrund ihres Gewichts.
Steigungsabfallmethode [von Urocyon (https: // Commons.Wikimedia.org/wiki/Datei: pendant_drop_test.Svg)] Rotierende Tropfenmethode
Die rotierende Tropfenmethode ist sehr nützlich, um sehr niedrige Grenzflächenspannungen zu messen, die für den Produktionsprozess von Emulsionen und Mikroemulsionen gelten.
Es besteht darin, einen Tropfen einer weniger dichten Flüssigkeit in einem Kapillarrohr mit einer anderen Flüssigkeit zu platzieren. Der Tropfen wird aufgrund einer Drehbewegung mit großer Geschwindigkeit einer Zentrifugalkraft ausgesetzt.
Die Grenzflächenspannung wird aus den Abmessungen der geometrischen Form des Gichtes erhalten, die deformiert werden, und der Drehzahl.
Verweise
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