Klíčový rozdíl - povrchové napětí vs. kapilární účinek
Povrchové napětí a kapilární působení jsou fyzikální vlastnosti kapalných látek. Jedná se o makroskopické vlastnosti kapalin. Klíčový rozdíl mezi povrchovým napětím a kapilárním působením spočívá v tom, že povrchové napětí se měří jako síla působící na určitou délku kapaliny daná jednotkou N / m (Newton na metr), zatímco kapilární působení se měří jako výška sloupce kapaliny který je tažen nahoru, proti gravitaci dané jednotkou m (metr).
OBSAH
1. Přehled a klíčový rozdíl
2. Co je to povrchové napětí
3. Co je to kapilární působení
4. Vztah mezi povrchovým napětím a kapilárním působením
5. Srovnání vedle sebe - povrchové napětí vs. kapilární působení ve formě tabulky
6. Shrnutí
Co je to povrchové napětí?
Povrchové napětí je jev, při kterém povrch kapaliny, kde je kapalina ve styku s plynem, působí jako tenký elastický plát. Termín povrchové napětí se používá pouze tehdy, když je kapalina ve styku s plynem (např. Při otevření do normální atmosféry). Termín „napětí v rozhraní“se používá pro vrstvu mezi dvěma kapalinami.
Přitahování mezi různými chemickými látkami způsobuje, že se kapalné molekuly spojují dohromady. Molekuly kapaliny na povrchu kapaliny jsou přitahovány molekulami uprostřed kapaliny. Toto je typ soudržnosti. Přitažlivost mezi molekulami kapaliny a molekulami vzduchu (nebo adhezivní síly) je však zanedbatelná. Proto tato povrchová vrstva molekul kapaliny působí jako elastická membrána. Povrchová vrstva kapalných molekul je pod napětím, protože na vyrovnání kohezních sil na ně není dostatek přitažlivých sil, proto se tento stav nazývá povrchové napětí.
Obrázek 01: Síly přitažlivosti na kapalné molekuly na povrchu kapaliny
Vzorec pro výpočet povrchového napětí
Povrchové napětí (γ) = F / d
Zde F je povrchová síla ad je délka, na kterou působí povrchová síla. Proto je měření povrchového napětí dáno jednotkou N / m (Newton na metr). Jde o jednotku SI pro měření povrchového napětí.
Co je to kapilární akce?
Kapilární akce je schopnost kapaliny proudit v úzkých prostorech bez pomoci vnějších sil, jako je gravitace, nebo proti nim. Lze to pozorovat jako tažení kapaliny kapilární trubicí ve směru nahoru.
Kapilární účinek nastává kvůli intermolekulárním silám mezi molekulami kapaliny a povrchem kapilární trubice. Proto k němu dochází v důsledku adhezních sil. Když je průměr trubice dostatečně malý, kapalina stoupá trubicí v důsledku adhezivních i soudržných sil. Soudržné síly (přitahovací síly mezi podobnými molekulami) způsobují, že molekuly jsou přitahovány vzhůru.
Když je kapilární trubice umístěna do kapaliny, na okraji trubice se vytvoří meniskus. Poté, v důsledku adhezních sil mezi molekulami kapaliny a stěnou trubice, je kapalina tažena nahoru, dokud gravitační síla působící na toto množství kapaliny nestačí k překonání adhezní síly. Poté jsou kapalné molekuly vytaženy kvůli soudržnosti.
Obrázek 02: Kapilární akce - model
Kapilární působení je u rostlin běžné. Cévy Xylem jsou kapilární trubice, které mohou čerpat vodu s rozpuštěnými živinami nahoru. To splňuje požadavek na vodu a živiny větvemi a listy velkých rostlin.
Jaký je vztah mezi povrchovým napětím a kapilárním působením?
Kapilární působení vytváří v kapilární trubici sloupec kapaliny. Výšku sloupce kapaliny lze určit pomocí níže uvedené rovnice.
Vzorec pro výpočet výšky kapalného sloupce
h = 2γcosθ / ρgr
V tomhle,
- h je výška sloupce kapaliny,
- γ je povrchové napětí kapaliny (jednotka je N / m),
- θ je kontaktní úhel mezi kapalinou a stěnou trubice,
- ρ je hustota kapaliny, g je gravitační zrychlení (jednotka je Kg / m 3),
- r je poloměr trubice (m).
Jaký je rozdíl mezi povrchovým napětím a kapilární akcí?
Rozdílný článek uprostřed před tabulkou
Povrchové napětí vs kapilární účinek |
|
| Povrchové napětí je jev, při kterém povrch kapaliny, kde je kapalina ve styku s plynem, působí jako tenký elastický plát. | Kapilární akce je schopnost kapaliny proudit v úzkých prostorech bez pomoci vnějších sil, jako je gravitace, nebo dokonce proti nim. |
| Teorie | |
| Povrchové napětí je síla na povrchu kapaliny vystavené vzduchu. | Kapilární akce je tok kapaliny proti vnější síle bez jakékoli pomoci. |
| Měření | |
| Povrchové napětí se měří jako síla aplikovaná na určitou délku kapaliny daná jednotkou N / m (Newton na metr). | Kapilární účinek se měří jako výška sloupce kapaliny, která je tažena nahoru, proti gravitaci dané jednotkou m (metr). |
Shrnutí - Povrchové napětí vs. kapilární působení
Povrchové napětí a kapilární působení jsou dva typy mikroskopických vlastností kapalin. Rozdíl mezi povrchovým napětím a kapilárním působením spočívá v tom, že povrchové napětí se měří jako síla působící na určitou délku kapaliny daná jednotkou N / m (Newton na metr), zatímco kapilární působení se měří jako výška sloupce kapaliny, která je vytaženo nahoru, proti gravitaci dané jednotkou m (metr).
