قد تكون المرة الأولى للتعرف على ظاهرة التوتر السطحي، ولكن سنحاول من خلال موضوعنا أن نتعرف عليها بشكل كامل، فهي من الظواهر التي لا نراها كثيرًا وعند وجودها لا نعرفها، ولكن ما هي العوامل المؤثرة بها؟ وكيف تنشأ من الأساس؟ جميع هذه الموضوعات هي محور حديثنا اليوم داخل السطور القليلة القادمة، تابعونا.
ما هو التوتر السطحي؟
- يمكننا أن نتعرف الآن على التعريف الخاص بالتوتر السطحي بأنه ظاهرة فيزيائية، تنشأ بين الجزيئات الداخلية في المادة السائلة.
- فهي تظهر كالأغشية المتماسكة، وتحدث من قبل الشد الحادث لبعض الجزيئات لقوى شد من جميع النواحي والاتجاهات.
- فتتأثر من خلال القوى الموجودة من الجوانب والأسفل فيظهر السطح بشكل مشدود إلى أسفل.
- كما أن الجزيئات المتواجدة بداخل المادة السائلة تتأثر بشيء وهو قوى الجذب الجزيئية وقوى التماسك.
- وقيمة هذه القوى أقل من قيمها بالأجسام الصلبة.
التوتر السطحي للغازات
- عند وجود حاوية تحتوي على نوعين من الغازات ويكون أحدهما أثقل من الآخر، سيجتمعان معًا عند وجود توتر سطحي لواحد منهما، ولكن لا يوجد توتر للغازات بالظروف العادية.
- حيث يُستمد التوتر السطحي من خلال القوى الجاذبة المتواجدة بين الجزيئات.
- وبالتالي فإن الغازات تفتقر لهذه الجزيئات في الحالة المثالية.
- ولكن بالحالة الأخرى الغير مثالية يمكن وجود شيء يشبه التوتر السطحي ولكنها ليست طويلة العمر.
العوامل المؤثرة على التوتر السطحي
تتواجد عدة عوامل مؤثرة بشكل كبير في التوتر السطحي، لتأتي بهذا الشكل:
نوع السائل
- تتفاوت ظاهرة التوتر السطحي من سائل إلى آخر.
- حيث يكون التوتر في سائل الزئبق أكبر بكثير من السائل المائي.
- فتظهر قطرات الزئبق بشكل أكثر تكورًا من قطرات الماء.
- ولكن قطرات الكحول تكون أصغر وأقل تكورًا من قطرات الماء.
- ولزيادة سطح السائل يلزم بذل العديد من الشغل حتى تخرج الجزيئات من الداخل إلى الخارج عبر السطح.
- كما أن هذا الشغل سيؤثر على تحرك الجزيئات إلى الداخل.
- لنستنتج من ذلك أن طاقة الجزيئات المتواجدة عند السطح في السائل أكبر من المتواجدة بداخل السطح، حيث تسمى بالطاقة السطحية.
درجة الحرارة
- يمكننا أن نشرح العلاق بين درجة الحرارة والتوتر السطحي على أنها علاقة عكسية.
- فكلما قلت درجة الحرارة زاد التوتر السطحي.
تطبيقات التوتر السطحي
يمكنك أن تلاحظ ظاهرة التوتر السطحي من خلال عدة تطبيقات تتم بهذا الشكل:
- سير الحشرات على سطح الماء بسهولة.
- اتخاذ قطرات الماء للشكل الكروي؛ لنفسر ذلك بأن السائل يمكنه المحافظة المستويات القليلة من الطاقة، وبما أن الكرة هي الأقل في الطاقة بين الأشكال الهندسية فيمكن استخدمها.
- عند وضع الماء فوق سطح مصنوع من النايلون أو الشمع فإنه لا يتبلل؛ ويعود ذلك إلى وجود فرق كبير بين قوى الالتصاق والتجاذب بين السطح والسائل.
أمثلة على ظاهرة التوتر السطحي
تكثر الأمثلة التي توضح ظاهرة التوتر السطحي لنجدها في كل مما يلي:
- فقعات الصابون، وتنشأ من خلال المواد السائلة المختلفة مثل الماء وغيره عند تحريكها أو سكبها.
- قطرات الماء التي تسقط من السماء سواءً على شكل كروي أو شكل قطرات دائرية، مع التصاقها بالماد الصلبة.
- وكما ذكرنا سير الحشرات أو وقوفها على سطح الماء مثال كبير.
- طريقة أخذ السوائل للإناء الموضوع به، ونرى هذا المثال كثيرًا وبشكل يومي.
- يمكن أن نجد مثال آخر وهو تنظيف الماء بالصابون.
- وأيضًا سقوط المطر على أقمشة الخيام والتي تظهر غير مقاومة للمطر، بالتالي سيسد المطر المسام المفتوحة.
- خروج الإبرة على وجه الماء.
الفائدة من التوتر السطحي
لا يتم دراسة أية ظاهرة إذا لم تكن مفيدة بالفعل وتقدم عدة فوائد، لنتعرف عليها من خلال النقاط الآتية:
- يعتبر التوتر السطحي واحد من أهم الأشياء المعينة في تطوير المنتجات؛ حيث تقوم الأقسام الخاصة بالبحث والتطوير بقياس التوتر السطحي ويعمل ذلك على تحسين الجودة كثيرًا.
- تحسين خواص التنظيف بشكل كبير من خلال تحسين التركيبات الداخلية في المنظفات، وحتى يكبر التصاقها على السطح بدرجات الحرارة المنخفضة.
- وهكذا الأمر تستخدم في تحسن الدهانات ليتم التصاقها على السطح أفضل عما سبق.
- تستخدم لتطوير الأدوية وتحسين فعاليتها.
تطبيقات التوتر السطحي في الصيدلة
- هناك العديد من التطبيقات المستخدمة في الصيدلة من قبل التوتر السطحي، فهو يستخدم في التطوير الدائم للأدوية.
- فهو يتواجد بداخل التفاعلات المستخدمة في التخدير.
- وغيره الكثير التطبيقات، الغرض من دراسته هو تحسين عدة منتجات مختلفة.
معلومات الكاتب
