표면 장력과 표면 에너지 정의
표면 장력과 표면 에너지를 정의합시다. 모든 것은 분자로 구성됩니다. 모든 분자는 서로의 다양한 매력을 나타냅니다. 이 분자간 매력으로 인해 얼음을 포함한 음료의 분자는 공중에서 떨어지지 않고 탁상의 유리에 꽂습니다. 액체의 표면에서 서로를 향한 분자에 의해 가해지는 인력은 표면 장력으로 알려져 있습니다.
표면 에너지는 물질 표면의 분자에 존재하는 힘입니다. 이 매력의 힘은 응집력있는 구조를 형성합니다. "표면 장력"이라는 용어는 일반적으로 액체와 관련하여 사용됩니다. 마찬가지로, 우리가 고체를 언급 할 때 표면 에너지에 대해 이야기합니다. 그러나 둘 다 정확히 동일합니다. 이에 대해 자세히 알아 보려면 표면 장력과 표면 에너지 사이의 관계를 얻으십시오.
표면 장력과 표면 에너지 사이의 관계를 얻는 방법?
표면 에너지는 표면을 형성하는 힘에 의해 제곱 인치당 수행 된 작업을 말합니다. 액체 분자에 결합하는 힘은 표면 장력으로 알려진 현상을 만듭니다. 표면 장력 및 에너지와의 관계를 결정하려면 길이 L을 가진 크로스 피스 BC가 DC와 AB의 길이 사이에서 쉽게 미끄러질 수있는 직사각형 프레임 ABCD 내에서 생성 된 액체의 필름을 생각해보십시오.
액체 표면은 뻗어있는 막처럼 행동하고 수축하기 쉽기 때문에 BC의 모든 부분에서 필름 표면에 직각으로 표면 장력이 느껴질 것입니다. 이 힘의 과정에서 팔 BC는 프레임의 광고를 향해 이동합니다. 와이어를 그 장소에 고정 시키려면 동일한 힘이 역 방향으로 적용되어야합니다. 표면 장력이 T이고 BC =L의 길이 인 경우, 표면 장력으로 인한 BC의 힘은
입니다.f =2l x t
필름에는 두 개의 표면이 있기 때문에 하나는 상단에 있고 하나는 하단에, BC라고도하는 길이는 2L입니다. BC가 일정하지 않도록하기 위해서는 표면 장력에 반대하는 동일한 힘을 적용해야합니다.
와이어를 위치로 유지하는 데 필요한 힘, f =2lt
암 BC는 길이에 수직 x 각도 위로 천천히 움직여 BC 위치에 도달합니다.
작업은 표면 장력에 대해 수행되었습니다.
w =힘 x 변위는 f x x =2ltx
입니다.필름의 크기를 향상시키기 위해 수행되는 작업은 Unity =작업/면적 증가
입니다.=w / (2 / x) =(2ltx) / (2lx) =t
여기서 2lx는 표면의 총 증가를 나타냅니다 (2는 필름의 두 표면을 나타내도록 촬영)
그러나 제곱 미터당 잠재적 에너지가 표면 에너지이기 때문에 크기를 하나씩 증가시키기 위해 작업이 수행되고 있습니다. 그러므로 우리는 표면의 장력이 표면의 에너지와 동일하다는 결론을 도출 할 수 있습니다.
표면 장력과 표면 에너지 사이의 관계를 결정하는 예
표면 장력과 표면 에너지 사이의 관계를 결정하려면 와이어로 만든 고리가 제출되기 전에 비누 용액에 잠긴 경우를 알 수 있습니까? 고리 안에 비누 필름이 얇게 형성 될 것입니다.
와이어 고리가 필름 또는 비누 물에 위치 할 때, 외부 및 내부 힘은 링의 모든 지점에 접선 적으로 영향을 미치고, 두 힘은 각각의 힘을 균형을 잡고, 고리는 비누 필름으로 원형 형태로 남아 있습니다.
.표면 장력과 표면 에너지의 관계
표면 에너지와 장력은 분자들 사이의 인력의 강도를 나타내는 양이므로 중요합니다. 가장 강력한 표면 에너지 (또는 장력) 물질은 끓는점이 높은 물질입니다. 증기 또는 증기를 생성하기 위해 분자간 매력에 대항하기 위해 가열되어야합니다.
직사각형 모양의 프레임, ABCD 및 크로스 피스 Q로 둘러싸인 영역에서 등온으로 늘어난 비누 필름을 고려하십시오.이 조각은 프레임을 따라 매끄럽게 미끄러질 수 있습니다. T가 비누 용액의 표면 장력으로, PQ를 비누 필름과 접촉하는 와이어 길이를 pq.
필름에는 와이어와 직접 접촉하는 두 개의 표면이 있습니다. 이 필름은 와이어 PQ에 힘을 발휘하여 수축 할 수 있습니다. 그러한 표면이 와이어에 TL을 강제로 가기 때문에, 그것의 총 힘은 2L입니다. 와이어 PQ가 거리 dx를 통해 P'Q로 천천히 바깥쪽으로 끌려 갔다고 가정 해 봅시다. 영화의 힘은 와이어 pq.
에 반대했다w =적용된 힘 x 변위.
변위로 인해 영화 영역이 증가합니다. 두 개의 표면이있는 필름으로 인해 표면적이 증가합니다.
a =2ldx
따라서 단위 영역 당 수행 된 작업은
입니다w/a =2tldx/2ldx =t
이 작업은 단위 표면적에 잠재적 에너지로 저장됩니다. 이 잠재적 에너지는 표면이라고 할 수 있습니다.
위의 관계는 표면 장력이 액체 단위당 표면 에너지가 동일하다는 것을 보여준다. 이곳은 표면 장력과 표면 에너지가 접착력을 만드는 곳입니다.
결론
표면 장력과 에너지는 물질을 구성하는 분자간 힘의 두 가지 측정입니다. 이러한 분자간 인자로 인해 액체 표면은 항상 안쪽으로 당겨지고 있습니다. 액체 표면을 늘리려면 분자간 힘으로 작업해야합니다. 액체 표면의 압력과 스트레칭에 필요한 양을 측정 할 수 있습니다. 이러한 측정은 표면 장력 (또는 표면 에너지)에 해당합니다. 표면 에너지와 표면 장력의 주요 차이점은 표면 에너지가 단위 면적당 얼마나 많은 작업이 늘어나야하는지 측정하는 반면, 표면 장력은 단위 길이 당 힘을 측정한다는 것입니다.
