تفاوت کلیدی – کشش سطحی در مقابل عمل مویرگی
کشش سطحی و اثر مویرگ از خواص فیزیکی مواد مایع هستند. آنها خواص ماکروسکوپی مایعات هستند. تفاوت اصلی بین کشش سطحی و اثر مویرگی در این است که، کشش سطحی به عنوان نیروی اعمال شده بر طول معینی از مایع توسط واحد N/m (نیوتن بر متر) اندازه گیری می شود، در حالی که عملکرد مویرگی به عنوان ارتفاع ستون مایع اندازه گیری می شود. که به سمت بالا کشیده می شود، در برابر گرانش داده شده توسط واحد m (متر).
تنش سطحی چیست؟
کشش سطحی پدیده ای است که در آن سطح مایع، جایی که مایع در تماس با گاز است، مانند یک ورقه الاستیک نازک عمل می کند.اصطلاح کشش سطحی تنها زمانی به کار می رود که مایع در تماس با گاز باشد (مثلاً هنگامی که در اتمسفر معمولی باز می شود). اصطلاح "کشش رابط" برای لایه بین دو مایع استفاده می شود.
جاذبه های بین گونه های شیمیایی مختلف باعث می شود که مولکول های مایع با هم متحد شوند. مولکول های مایع در سطح مایع توسط مولکول های وسط مایع جذب می شوند. این یک نوع انسجام است. اما جاذبه بین مولکول های مایع و مولکول های هوا (یا نیروهای چسبنده) ناچیز است. بنابراین، این لایه سطحی از مولکول های مایع به عنوان یک غشای الاستیک عمل می کند. لایه سطحی مولکول های مایع تحت کشش است زیرا نیروی جاذبه کافی برای متعادل کردن نیروهای چسبنده وارد بر آنها وجود ندارد، بنابراین این حالت کشش سطحی نامیده می شود.
شکل 01: نیروهای جاذبه روی مولکول های مایع در سطح مایع
فرمول محاسبه کشش سطح
کشش سطحی (γ)=F/d
در اینجا، F نیروی سطحی و d طولی است که در طول آن نیروی سطح روی آن اثر می کند. بنابراین، اندازه‌گیری کشش سطحی با واحد N/m (نیوتن بر متر) داده می‌شود. این واحد SI برای اندازه‌گیری کشش سطحی است.
عمل مویرگی چیست؟
عمل مویرگی توانایی یک مایع برای جاری شدن در فضاهای باریک بدون کمک یا در تقابل با نیروهای خارجی مانند گرانش است. می توان آن را به صورت کشیدن مایع از طریق یک لوله مویرگی در جهت بالا مشاهده کرد.
عمل مویرگی به دلیل نیروهای بین مولکولی بین مولکول های مایع و سطح لوله مویرگی رخ می دهد. بنابراین به دلیل نیروهای چسبندگی ایجاد می شود. هنگامی که قطر لوله به اندازه کافی کوچک است، مایع از طریق لوله به دلیل نیروهای چسبنده و چسبندگی بالا می رود.نیروهای چسبنده (نیروهای جذب بین مولکول های مشابه) باعث می شوند که مولکول ها به سمت بالا کشیده شوند.
وقتی یک لوله مویرگی در یک مایع قرار می گیرد، یک منیسک در لبه لوله تشکیل می شود. سپس به دلیل نیروهای چسبندگی بین مولکول‌های مایع و دیواره لوله، مایع به سمت بالا کشیده می‌شود تا نیروی گرانشی وارد بر آن مقدار مایع برای غلبه بر نیروی چسبنده شود. سپس مولکول های مایع به دلیل پیوستگی به سمت بالا کشیده می شوند.
شکل 02: عملکرد مویرگی - یک مدل
عملکرد مویرگی در بین گیاهان رایج است. آوندهای آوند چوبی لوله های مویرگی هستند که می توانند آب را با مواد مغذی محلول به سمت بالا بکشند. این نیاز به آب و مواد مغذی توسط شاخه ها و برگ های گیاهان بزرگ را برآورده می کند.
رابطه بین کشش سطحی و عمل مویرگی چیست؟
عمل مویرگی یک ستون مایع در یک لوله مویین ایجاد می کند. ارتفاع ستون مایع را می توان با معادله زیر تعیین کرد.
فرمول محاسبه ارتفاع ستون مایع
h=2γcosθ / ρgr
در این،
- h ارتفاع ستون مایع است،
- γ کشش سطحی مایع است (واحد N/m است)،
- θ زاویه تماس بین مایع و دیواره لوله است،
- ρ چگالی مایع است، g شتاب ناشی از گرانش است (واحد Kg/m3)،است.
- r شعاع لوله (m) است.
تفاوت بین کشش سطحی و عملکرد مویرگی چیست؟
تنش سطحی در مقابل عمل مویرگی |
|
| کشش سطحی پدیده‌ای است که در آن سطح مایع، جایی که مایع در تماس با گاز است، مانند یک صفحه الاستیک نازک عمل می‌کند. | عمل مویرگی توانایی یک مایع برای جاری شدن در فضاهای باریک بدون کمک یا حتی در مخالفت با نیروهای خارجی مانند گرانش است. |
| نظریه | |
| کشش سطحی نیروی وارد بر سطح مایعی است که در معرض هوا قرار می گیرد. | عمل مویرگی جریان یک مایع در برابر نیروی خارجی بدون هیچ کمکی است. |
| اندازه گیری | |
| کشش سطحی به عنوان نیروی اعمال شده به طول معینی از مایع توسط واحد N/m (نیوتن بر متر) اندازه گیری می شود. | عمل مویرگی به عنوان ارتفاع ستون مایعی که به سمت بالا کشیده می شود، در برابر گرانش داده شده توسط واحد m (متر) اندازه گیری می شود. |
خلاصه - کشش سطحی در مقابل عمل مویرگی
کشش سطحی و اثر مویین دو نوع ویژگی میکروسکوپی مایعات هستند. تفاوت بین کشش سطحی و اثر مویرگی در این است که، کشش سطحی به عنوان نیروی اعمال شده بر طول معینی از مایع توسط واحد N/m (نیوتن بر متر) اندازه گیری می شود، در حالی که عملکرد مویرگی به عنوان ارتفاع ستون مایع اندازه گیری می شود. در برابر گرانش واحد m (متر) به سمت بالا کشیده می شود.
