Definisi ketegangan antara muka, persamaan, unit dan pengukuran

The ketegangan interfacial (γ) adalah daya bersih per unit panjang yang dikenakan pada permukaan sentuhan antara satu fasa (pepejal atau cecair) dan yang lain (pepejal, cecair atau soda). Daya bersih menegak ke permukaan sentuhan dan diarahkan ke dalam fasa.

Apabila salah satu fasa adalah gas biasanya dipanggil ketegangan permukaan. Fasa yang bersentuhan tidak dapat dilepaskan, iaitu, mereka tidak dapat membubarkan satu sama lain untuk membentuk penyelesaian. Kawasan hubungan antara fasa adalah permukaan pemisahan geometri Antara muka. Ketegangan antara muka adalah disebabkan oleh daya intermolecular yang terdapat di antara muka.

Angkatan antara molekul cecair yang bersentuhan dengan udara [oleh Booyabazooka (https: // commons.Wikimedia.Org/wiki/fail: Wassermolek%C3%BCLEINT%C3%B6PFCHEN.Svg)]

Ketegangan antara muka memainkan peranan penting dalam banyak fenomena dan proses antara muka seperti emulsi dan pengeluaran minyak.

[TOC]

Definisi

Ciri -ciri antara muka tidak sama dengan sifat -sifat di dalam fasa yang bersentuhan, kerana interaksi molekul yang berlainan ditunjukkan kerana di rantau itu terdapat molekul yang dimiliki kedua -dua fasa dan yang lain.

Molekul di dalam fasa berinteraksi dengan molekul jiran, yang mempunyai sifat serupa. Oleh itu, daya bersih dalaman tidak sah kerana interaksi menarik dan menjijikkan adalah sama dalam semua arah yang mungkin.

Molekul yang berada di permukaan antara kedua -dua fasa dikelilingi oleh molekul fasa yang sama tetapi juga molekul jiran fasa lain.

Dalam kes ini, daya bersih tidak dibatalkan, dan diarahkan ke fasa di mana terdapat interaksi yang lebih besar. Hasilnya ialah keadaan tenaga molekul di permukaan lebih besar daripada status tenaga dalam fasa.

Boleh melayani anda: Pukulan Parabolik: Ciri -ciri, Formula dan Persamaan, Contoh

Daya bersih yang bertindak ke arah pedalaman per unit panjang di sepanjang antara muka adalah ketegangan interfacial. Oleh kerana daya ini, molekul secara spontan cenderung meminimumkan tenaga dengan meminimumkan kawasan permukaan untuk setiap unit kelantangan.

Definisi berdasarkan kerja dan tenaga

Untuk menarik molekul dari bahagian dalam ke permukaan, adalah perlu bahawa daya yang bertindak pada molekul mengatasi kekuatan bersih. Dengan kata lain, kerja diperlukan untuk meningkatkan permukaan interfacial.

Kekuatan yang diperlukan untuk meningkatkan kawasan interfacial. (https: // commons.Wikimedia.org/wiki/fail: permukaan_growing.Png)

Semakin besar daya intermolecular yang lebih besar adalah kerja yang harus dilakukan dan semakin besar entri tenaga. Atas sebab ini, ketegangan interfacial juga ditakrifkan mengikut kerja atau berdasarkan tenaga, seperti yang dinyatakan di bawah:

Ketegangan antara muka adalah kerja yang diperlukan untuk membuat unit kawasan di antara muka. Begitu juga, ketegangan interfacial ditakrifkan sebagai tenaga bebas yang diperlukan bagi setiap unit kawasan yang dicipta.

Persamaan dan unit voltan antara muka

Persamaan ketegangan interfacial bergantung kepada daya bersih intermolecular ialah:

γ = F/2L          [1]

F = Kekuatan bersih

L = panjang antara muka

Nombor 2 yang muncul dalam Persamaan [1] bermaksud terdapat dua permukaan, satu untuk setiap muka antara muka.

Ketegangan interfacial bergantung kepada kerja yang diperlukan untuk menjana unit kawasan permukaan dinyatakan oleh persamaan berikut:

γ = W/ΔA          [2]

W = Kerja

ΔA = Peningkatan kawasan permukaan

Penciptaan kawasan interfacial disertai dengan peningkatan tenaga bebas latihan.

γ = ΔE/ΔA          [3]

ΔE = Tenaga pembentukan antara muka

Ia boleh melayani anda: lengkung pemanasan: Apa itu, bagaimana ia dilakukan, contohnya

Unit voltan interfacial dalam sistem antarabangsa adalah n/m atau joules/m². Ia juga biasanya digunakan dynas/cm atau mn/m.

Pergantungan suhu

Salah satu faktor utama yang mempengaruhi ketegangan antara muka adalah suhu. Oleh kerana suhu meningkatkan daya interaksi berkurangan, akibatnya, daya bersih yang kontrak permukaan juga berkurangan menyebabkan penurunan ketegangan antara muka.

Ketegangan permukaan bergantung pada air suhu air [(https: // commons.Wikimedia.org/wiki/fail: suhu_dependence_surface_tenion_of_water.Svg)]

Sekiranya suhu masih meningkat, akan tiba masanya ketegangan antara muka akan dibatalkan dan tidak akan ada permukaan pemisahan antara fasa. Suhu di mana ketegangan interfacial dibatalkan dipanggil suhu kritikal (t_c).

Sebab mengapa ketegangan interfacial berkurangan ialah apabila suhu meningkatkan tenaga kinetik disebabkan peningkatan pergerakan terma molekul.

Pengukuran ketegangan antara muka

Terdapat kaedah pengukuran eksperimen ketegangan interfacial, di antaranya yang paling sesuai mengikut sifat ciri -ciri fasa dalam hubungan dan keadaan eksperimen boleh dipilih.

Antara kaedah ini ialah kaedah plat Wilhelmy, kaedah cincin du nouy, kaedah drop yang belum selesai, dan kaedah drop berputar.

Kaedah plat Wilhelmy

Ia terdiri daripada mengukur daya ke bawah yang menghasilkan permukaan fasa cecair pada aluminium atau plat kaca. Daya bersih yang dikenakan ke atas plat sama dengan berat ditambah daya voltan. Berat plat diperoleh dengan cara.

Kaedah cincin du nouy

Dalam kaedah ini daya diukur untuk memisahkan permukaan cincin logam dari permukaan cecair yang memastikan bahawa sebelum mengukur, cincin itu sepenuhnya tenggelam dalam cecair. Daya pemisahan sama dengan ketegangan antara muka dan diukur dengan menggunakan keseimbangan ketepatan yang tinggi.

Boleh melayani anda: Planck Constant: Formula, Nilai dan Latihan

Kaedah drop yang belum selesai

Kaedah ini berdasarkan mengukur ubah bentuk drop yang tergantung dari kapilari. Penurunan disimpan dalam keseimbangan semasa tergantung kerana daya voltan sama dengan berat penurunan.

Panjang penurunan adalah berkadar dengan berat penurunan. Kaedah ini berdasarkan menentukan panjang panjang penurunan kerana beratnya.

Kaedah drop cerun [oleh urocyon (https: // commons.Wikimedia.org/wiki/fail: Pendant_drop_test.Svg)]

Kaedah drop berputar

Kaedah drop berputar sangat berguna untuk mengukur ketegangan interfacial yang sangat rendah yang digunakan untuk proses pengeluaran emulsi dan mikroemulsi.

Ia terdiri daripada meletakkan setitik cecair yang kurang padat di dalam tiub kapilari yang penuh dengan cecair lain. Penurunan ini tertakluk kepada daya sentrifugal kerana pergerakan putaran, dengan kelajuan yang besar, yang memanjangkan penurunan pada paksi y dan menentang daya voltan.

Ketegangan interfacial diperoleh dari dimensi bentuk geometri gout, cacat, dan kelajuan putaran.

Rujukan

1. Tadros, t f. Memohon surfaktan. Berkshire, UK: Wiley-VCH Verlag GmbH & Co, 2005.
2. Van Oss, C J. Daya interfacial dalam media berair. Florida, AS: Taylor & Francis Group, 2006.
3. Rajah, L dan Teixeira, a. Fizik Makanan: Sifat Fizikal - Pengukuran dan Aplikasi. Jerman: Springer, 2007.
4. Anton de Salager, r e. Ketegangan interfacial. Mérida: FIRP - Universidad de los Andes, 2005.
5. Speight, J G. Buku Panduan Analisis Produk Petroleum. New Jersey, AS: Jhon Wiley & Sons, 2015.
6. Adamson, W dan Gast, A P. Kimia Fizikal Permukaan . AS: John Wiley & Sons, Inc. , 1997.
7. Tumpul, m j. Aliran Multiphase dalam Purata Permeable: Perspektif Skala Pore. Cambridge, UK: Cambridge University Press, 2017.