تعد ظاهرة التوتر السطحي من الظواهر الفيزيائية التي تحدث بسبب وجود تماسك بين جزيئات الماء وبعضها البعض، لأن الماء في هذه الحالة قد اكتسب قوة وأصبح متماسكًا، وغالبًا ما نرى هذه الظاهرة من حولنا . من خلال تعويم بعض المكونات على سطح الماء وعدم غرقها ومن خلال هذا المقال على موقع البرونز سنستعرض ولكن بالتفصيل تفسير ظاهرة التوتر السطحي وبعض الأمثلة عليها.
ظاهرة التوتر السطحي
تعد ظاهرة التوتر السطحي من الظواهر التي تحدث في حالة الماء، حيث يتماسك الماء في الجزيئات، وذلك لوجود قوى التماسك فيه، وهي من الظواهر الفيزيائية التي نراها في كثير من حالات مختلفة، مثل تمشي بعض الحشرات على سطح الماء دون تعريض نفسها للغرق، أو تعويم بعض المكونات على سطح الماء، رغم أنها مواد لا تطفو، وذلك عرضة للغرق.
شرح ظاهرة التوتر السطحي.
يمكن تفسير ظاهرة التوتر السطحي من الناحية الفيزيائية على أنها إحدى الظواهر التي تحدث نتيجة التأثير القوي لقوى الجر، والتي تؤثر على جزيئات الماء، أو أي نوع من السوائل، وتتأثر تلك الجزيئات من جميع الاتجاهات. وفي هذه الحالة تلغي هذه الجزيئات بعضها البعض، وفي هذا الوقت توجد قوى أخرى من الأسفل وكذلك من الجوانب، لكنها تعمل على التأثير على بعض جزيئات الماء الأخرى الموجودة على سطح الماء، وفي هذه الحالة يظهر سطح الماء على شكل غشاء مرن، لأنه يمتد باتجاه القاع.
يمكن أيضًا تفسير ظاهرة التوتر السطحي على أنها إحدى الظواهر التي تنتج عن حقيقة أن الماء يكتسب نفس شكل الحاوية التي وجد فيها، نتيجة لتأثر جزيئاته بقوى التماسك، وبالتالي من خلال قوى الالتصاق وكذلك قوى الجذب .. للماء قوى تماسك كبيرة بين جزيئاته، وفي هذه الحالة يحدث التوتر السطحي.
العوامل التي تساهم في ظاهرة التوتر السطحي
هناك العديد من العوامل المختلفة التي تؤثر بشكل كبير على حدوث ظاهرة التوتر السطحي، والتي تختلف من حالة إلى أخرى، ومن بين هذه العوامل ما يلي
1- انخفاض درجات الحرارة
يعتبر الانخفاض في درجة الحرارة من الأمور التي تساعد على ظاهرة التوتر السطحي، لأن درجة الحرارة يمكن أن تؤثر على العلاقة العكسية، فإذا ارتفعت درجة الحرارة ينخفض معدل التوتر السطحي، ولكن إذا انخفضت درجة الحرارة، في هذه الحالة فإن معدل التوتر الزيادات، مساحة السطح، إلخ.
2- مادة سائلة
إضافة إلى أن نوع السائل أو المادة في تركيبته من الأشياء التي تساعد كثيراً في حدوث هذه الظاهرة. يمكن أن يكون السائل الكحولي أقل وضوحًا في القطرات من الماء، أما بالنسبة للماء فهو ملاحظ فيه، أما الزئبق فيمكن ملاحظة أن القطرات تأخذ شكلاً كرويًا على عكس الماء، لذا فإن نوع السائل له تأثير كبير على حدوث ظاهرة التوتر السطحي.
أمثلة على التوتر السطحي
هناك العديد من الأمثلة المختلفة التي يمكن رؤيتها بشكل يومي والتي تمثل ظاهرة التوتر السطحي والتي تحدث كثيرًا من حولنا، ومن بين تلك الأمثلة ما يلي
- العديد من أنواع الحشرات تمشي على الماء أو العديد من السوائل المختلفة دون أن تتعرض للغرق، على الرغم من صغر حجمها ووزنها.
- في حالة أن السائل يتخذ شكل الحاوية التي يوضع فيها، فهذه إحدى الظواهر التي نراها عادة من حولنا.
- وبالمثل، فإن احتمال أن تطفو بعض القطع المعدنية على سطح السائل دون أن تتعرض للغرق أو الاستقرار في قاع السائل، على الرغم من وزنها الخفيف، هو أحد أمثلة التوتر السطحي.
- ونجد هذه الظاهرة أيضًا في بعض قطرات الماء التي تكتسب شكلًا دائريًا أو كرويًا، وهذا أيضًا أحد أمثلةها.
- في حالة تعرض الماء لبعض المواد التي تكون من النايلون أو الشمع، في هذه الحالة لا تتعرض هذه المواد للرطوبة، حيث يوجد فرق كبير بين قوى الجذب على السطح وتلك الخاصة بالمياه.
- ومن الأمثلة أيضًا فقاعات الصابون التي تتكون في حالة خلط الماء بالمنظفات، في حالة خلطها أو رجها، وتكونت تلك الفقاعات، وهذا أيضًا من أمثلة التوتر السطحي.
كيفية قياس ظاهرة التوتر السطحي.
فيما يتعلق بالشرح طريقة التي يمكن بها قياس التوتر السطحي، هناك طريقتان يمكن استخدامهما في القياس، من بينها شرح طريقة التنقيط، أما الشرح طريقة الأخرى فيسمى بالشرح طريقة الشعرية، والتي تتم من خلال الأنابيب الشعرية. ، والذي يعتمد بشكل كبير على القانون الرياضي (ح + 1/3 ص) دجر 2 1 = تي)، والذي يعتبر الحرف t كظاهرة للتوتر السطحي، بينما الحرف r يرمز إلى نصف قطر الأنبوب، والحرف d هي كثافة السائل المراد قياسه، ويمثل الحرف g عجلة الجاذبية.