سطح السائل يتصرف مثل ورقة مرنة. لا يعتمد التوتر السطحي على قوى الجذب بين الجسيمات داخل السائل المحدد فحسب ، بل يعتمد أيضًا على قوى جذب المواد الصلبة أو السائلة أو الغازية التي تلامسها ، يمكن اعتبار الطاقة المسؤولة عن ظاهرة التوتر السطحي مكافئة تقريبًا للعمل أو الطاقة المطلوبة لإزالة الطبقة السطحية للجزيئات في منطقة الوحدة. على سبيل المثال شكل وانحناء فقاعات الماء والبرك ، وظاهرة الإبرة الطافية على سطح الماء ، على الرغم من أن الإبرة أكثر كثافة من الماء ، إلا أنها تطفو لأن التوتر السطحي هو ميل تقلص لسطح السائل مما يسمح له بمقاومة قوة خارجية ، هذه الخاصية ناتجة عن تماسك جزيئات متشابهة وهي مسؤولة عن العديد من سلوكيات السوائل. يمكن لجرارات الماء ، وهي حشرات صغيرة ، المشي على الماء لأن وزنها أقل بكثير لاختراق سطح الماء ، مثل هذا ، هناك العديد من الأمثلة على التوتر السطحي الموجودة في الطبيعة ، يقاس التوتر السطحي عادةً بالدينات / سم ، القوة في الدينيس مطلوبة لكسر فيلم بطول 1 سم ، يوجد أدناه في التوتر السطحي لسوائل مختلفة: هيدروجين 2. 4 الهيليوم 0. 16 ماء 0. 072 الإيثانول 22. ما هو التوتر السطحي؟ - أنا أصدق العلم. 0 كلوريد الصوديوم 114
ذات صلة تفسير ظاهرة التوتر السطحي ظاهرة التوتر السطحي التوتر السطحي التوتر السطحي هي ظاهرة فيزيائية تحدث إثر وجود قوة تماسك بين جزيئات المادة السائلة، حيث تعطي السوائل صفة الأغشية المتماسكة، وتحدث إثر تعرض الجزيئات الموجودة داخل السائل لقوى الشد من كل الاتجاهات، فتلغي كل منهما الأخرى، أما الجزيئات الموجودة على سطح السائل فتتأثر بالقوى الموجودة في الأسفل والجوانب، مما يجعل السطح مشدوداً للأسفل؛ فيظهر على هيئة غشاء. وبشكل أدّق فإن الجزيئات الموجودة داخل المادة السائلة المتجانسة تتأثر بما يعرف بقوى التماسك أو قوى الجذب الجزيئية، حيث تُوطد أواصر التماسك بين جزيئات هذه المادة؛ وتكون قيمة هذه القوى أقل من قيمها في الأجسام الصلبة؛ وبناءً على ذلك فإن شكل السائل يأخذ شكل الإناء الذي يوضع فيه، ويسهل عليه ذلك؛ كما تتأثر أيضاً الجزيئات في السائل بقوى التلاصق. العوامل المؤثرة في التوتر السطحي نوع السائل: يتفاوت أثر ظاهرة التوتر السطحي من سائل إلى آخر؛ فمثلاً التوتر السطحي في سائل الزئبق تكون أكبر منها في السائل المائي، لذلك تظهر قطرات الزئبق كأنها أكثر تكوراً من الماء؛ بينما تكون قطرات الكحول أقل تكوراً من الماء.
على الرغم من أن المواد الخافضة للتوتر السطحيّ "النشطة"، التي تستجيب للمحفزات الخارجية الفردية - مثل درجة الحرارة، أو المجالات الكهربائية أو المغناطيسية، أو الضوء، أو عمليات الأكسدة والاختزال، أو العوامل الكيميائية - معروفة جيدًا، فإنه مِن المثير للاهتمام دمْج عدد من هذه الخصائص في صنف واحد من المواد الخافضة للتوتر السطحيّ. فقد توفِّر هذه المواد الخافضة للتوتر السطحيّ متعددة الاستجابة طُرُقًا للتحكم في القطيرات المنفردة، وربما تجميعها في نُظُم أكبر من المفاعلات الديناميكية. يصف الباحثون مواد خافضة للتوتر السطحيّ، تعتمد على مركبات مزدوجة (دايمرات) موظَّفة من الجسيمات النانوية، وتجمع بين كل هذه الخصائص، إلى جانب عدة خصائص أخرى. وهذه المواد الخافضة للتوتر السطحيّ - ومن ثم القطيرات التي تغطيها - يمكن أن تتأثر بشكل متزامن بالمجالات المغناطيسية، والضوئية، والكهربائية. ونتيجة لذلك، يمكن تجميع القطيرات المغطاة بالمواد الخافضة للتوتر السطحيّ في هياكل هرمية متنوعة، بما في ذلك الهياكل الديناميكية، حيث يوفر الضوء الطاقة اللازمة للدوران السريع للقطيرات. ما هي أبعاد التوتر السطحي؟ - موضوع سؤال وجواب. ويمكن لهذه القطيرات الدوّارة نقل عزوم الدوران الميكانيكية إلى القطيرات المجاورة غير القريبة منها، وبالتالي تقوم بدور نظم من التروس الميكانيكية.
تغير درجات الحرارة: يزداد التوتر السّطحي مع انخفاض درجات الحرارة، وعلى العكس مع انخفاض التوتر السطحي، فعند ارتفاع الحرارة يزداد نشاط الجزيئات المتواجدة في الطبقة السطحية للسائل. إضافة المواد الكيميائية: إن إضافة المواد الكيميائية إلى السائل سيغير خصائص توتره السطحي، وكمثالٍ على ذلك إضافة الصابون إلى الماء الذي يقلل من التوتر السطحي له مما يسمح للتراب على اليدين الاختلاط بالماء بسهولةٍ أكبر. الأكسدة: تؤثر الأكسدة بشكلٍ مباشرٍ على التوتر السطحي. مع زيادة التوتر السطحي تزداد قوى التجاذب بين الجزيئات. كما أن الأكسجين الموجود في الجو يقلل من التوتر السطحي للمواد المختلفة. وجود الشوائب: إن وجود الشوائب على سطح مادةٍ ما، أو إذابتها، يؤثر بشكلٍ مباشرٍ على التوتر السطحي للسائل. على سبيل المثال يزداد التوتر السطحي للماء عند إضافة شوائبَ شديدة الذوبان إليه. 2 أهم ظواهر التوتر السطحي إذا وضعت إبرةً صغيرةً بعنايةٍ على السطح، ستطفو على سطح الماء على الرغم من كون كثافتها أكبر بمراتٍ كثيرةٍ من كثافة الماء، وإذا تم تحريك السطح بهدف تحطيم التوتر السطحي تغرق الإبرة بسرعةٍ تساعد المنظفات في تنظيف الملابس عن طريق خفض التوتر السطحي للماء؛ بحيث يتسرب بسهولةٍ أكبر إلى المسام ليصل المناطق المتسخة.
إبرة تطفو على سطح الماء: يمكن أن تطفو إبرة صغيرة موضوعة بعناية على سطح الماء رغم أنها تمتلك كثافة أكبر من الماء بكثير. يؤدي تحريك الماء إلى اختلال التوتر السطحي ومن ثم غرق الإبرة. تُصنع الخيام عادةً من مواد نسيجية مقاومة لمياه الأمطار، إذ يعمل التّوتر السطحي للماء على سد المسام الموجودة في نسيج الخيمة. إذا لمست نسيج الخيمة بإصبعك، سيسمح ذلك بكسر التّوتر السطحي ونفاذ المياه عبرها. الصابون ومواد التنظيف: تساعد في تنظيف الألبسة عبر خفض التوتر السطحي للماء ما يسمح بنفاذه إلى الأماكن المتسخة وتنظيفها. مصدر الأمثلة اقرأ أيضًا: كم حالة فيزيائية للماء ؟ ما هي أنواع الروابط الكيميائية ؟ ترجمة: بيان علي عيزوقي تدقيق: سماح عبد اللطيف المصدر