מתח פני השטח לעומת אנרגיית פני השטח
מתח פני השטח ואנרגיית פני השטח הם שני מושגים חשובים מאוד הנדונים בפיזיקה. המושגים של מתח פני השטח ואנרגיית פני השטח נמצאים בשימוש נרחב בתחומים כמו מכניקת נוזלים, דינמיקת נוזלים, אווירודינמיקה ותחומים שונים אחרים. מתח פני השטח הוא הכוח הבין מולקולרי נטו על מולקולות פני השטח של נוזל. אנרגיית פני השטח היא האנרגיה הרלוונטית של קשרים אלה. במאמר זה, אנו הולכים לדון במה הם מתח פני השטח ואנרגיית פני השטח, היישומים שלהם, ההגדרות של מתח פני השטח ואנרגיית פני השטח, קווי הדמיון ביניהם, ולבסוף ההבדל בין מתח פני השטח לאנרגיית פני השטח.
מתח פני השטח
שקול נוזל הומוגני. לכל מולקולה בחלקים המרכזיים של הנוזל יש בדיוק אותה כמות כוח המושכת אותה לכל צד. המולקולות שמסביב מושכות את המולקולה המרכזית באופן אחיד לכל כיוון. עכשיו שקול מולקולת פני השטח. יש לו רק כוחות הפועלים עליו לעבר הנוזל. כוחות ההדבקה באוויר-נוזל אינם אפילו כמעט חזקים כמו כוחות הלכידות הנוזליים. אז, מולקולות פני השטח נמשכות לכיוון מרכז הנוזל, ויוצרות שכבה צפופה של מולקולות. שכבת פנים זו של מולקולות פועלת כסרט דק על הנוזל.
אם ניקח דוגמה מהחיים האמיתיים של צעד מים, הוא משתמש בסרט הדק הזה כדי למקם את עצמו על פני המים. הוא מחליק על שכבת פני השטח הזו. אלמלא שכבת פני השטח הזו, היא הייתה טובעת מיד.
מתח פני השטח מוגדר ככוח המקביל למשטח המאונך לקו יחידת אורך המצויר על פני השטח.יחידות מתח הפנים הן Nm-1 מתח פני השטח מוגדר גם כאנרגיה ליחידת שטח. זה גם נותן למתח פני השטח יחידות חדשות Jm-2 מתח פני השטח המתרחש בין שני נוזלים בלתי ניתנים לשילוב ידוע כמתח המשטח.
אנרגיית פני השטח
אנרגיית פני השטח ומתח פני השטח הם שני מושגים הקשורים זה בזה. המולקולות על פני הנוזל ארוזות בגלל כוחות בין-מולקולריים לא מאוזנים מאשר המולקולות במרכז. משמעות הדבר היא שקיימת צפיפות אנרגיה גבוהה על פני הנוזל.
ניתן להגדיר אנרגיית פני השטח כהפרש האנרגיה בין עיקר החומר לפני השטח של החומר. אנרגיית פני השטח מוגדרת כאנרגיית פני השטח ליחידת שטח פנים. אנרגיית פני השטח ליחידת שטח זהה למתח פני השטח הנמדד. היחידות של אנרגיית פני השטח הן Jm-2 כאשר אנרגיית פני השטח מסופקת ממקור חיצוני, אומרים שהנוזל מבעבע.
מתח פני השטח לעומת אנרגיית פני השטח
