Definitie en oorzaken van oppervlaktespanning

Wat is oppervlaktespanning en hoe werkt het?

Aminart/Getty Images

Definitie van oppervlaktespanning

Oppervlaktespanningis een fysieke eigenschap die gelijk is aan de hoeveelheid kracht per oppervlakte-eenheid die nodig is om het oppervlak van a . uit te breiden vloeistof . Het is de neiging van een vloeistofoppervlak om een ​​zo klein mogelijk oppervlak in te nemen. Oppervlaktespanning is een belangrijke factor in capillaire werking . De toevoeging van stoffen die oppervlakteactieve stoffen worden genoemd, kan de oppervlaktespanning van een vloeistof verlagen. Door bijvoorbeeld wasmiddel aan water toe te voegen, wordt de oppervlaktespanning verlaagd. Terwijl peper besprenkeld met water blijft drijven, peper besprenkeld op water met afwasmiddel zal zinken.
Oppervlaktespanningskrachtenzijn als gevolg van intermoleculaire krachten tussen de vloeistof's moleculen aan de buitengrenzen van de vloeistof.

De eenheden van oppervlaktespanning zijn ofwel energie per oppervlakte-eenheid of kracht per lengte-eenheid.

Voorbeelden van oppervlaktespanning

• Door de oppervlaktespanning kunnen sommige insecten en andere kleine dieren, die een grotere dichtheid hebben dan water, over het oppervlak lopen zonder te zinken.
• De ronde vorm van waterdruppels op een oppervlak is te wijten aan oppervlaktespanning.
• Tranen van wijnvormen beekjes op het glas van een alcoholische drank (niet alleen wijn) vanwege de interactie tussen de verschillende oppervlaktespanningswaarden van ethanol en water en de snellere verdamping van alcohol in vergelijking met water.
• Olie en water scheiden vanwege de spanning tussen twee verschillende vloeistoffen. In dit geval is de term 'interfacespanning', maar het is gewoon een soort oppervlaktespanning tussen twee vloeistoffen.

Hoe oppervlaktespanning werkt

Op het grensvlak tussen een vloeistof en de atmosfeer (meestal lucht), worden de vloeibare moleculen meer door elkaar aangetrokken dan door de luchtmoleculen. Met andere woorden, de kracht van cohesie groter is dan de adhesiekracht. Omdat deze twee krachten niet in evenwicht zijn, kan het oppervlak als onder spanning worden beschouwd, alsof het is omsloten door een elastisch membraan (vandaar de term 'oppervlaktespanning'. Het netto-effect van cohesie versus adhesie is dat er een binnenwaartse kracht op de oppervlaktelaag.Dit komt doordat de bovenste laag van een molecuul niet aan alle kanten door vloeistof is omgeven.

Water heeft een bijzonder hoge oppervlaktespanning omdat watermoleculen door hun polariteit tot elkaar worden aangetrokken en waterstofbruggen kunnen aangaan.