<< Go Back

ความตึงผิว คือ แรงต่อความยาวของผิวสัมผัส (ความพยายามในการยึดผิวของของเหลว)

แรงดึงผิวของของเหลว

คือ แรง ที่เกิดขึ้นบริเวณที่ผิวของของเหลวสัมผัสกับของเหลวอื่นหรือกับผิวของแข็ง โดยมีพลังงานเพียงพอต่อการยึดเหนี่ยวระหว่างโมเลกุล ซึ่งมีขนาดสัมพันธ์กับแรงยึดติดและแรงเชื่อมแน่นทำให้เกิดเป็นลักษณะคล้ายๆ กับแผ่นบางๆ ที่สามารถต้านแรงดึงได้เล็กน้อย มีทิศขนานกับผิวของเหลวและตั้งฉากกับเส้นขอบที่ของเหลวสัมผัส เมื่ออุณหภูมิเพิ่มขึ้นความตึงผิวของเหลวจะมีค่าลดลง

โมเลกุลใต้พื้นผิวของของเหลว จะมีแรงกระทำระหว่างกันในทุกทิศทาง ขณะที่โมเลกุลที่พื้นผิว จะมีแรงกระทำจากด้านล่างเท่านั้น ซึ่งจะทำให้มีแรงตึงผิวเข้าสู่ศูนย์กลาง ในของไหลทุกชนิดจะมีคุณสมบัติของแรงยึดเหนี่ยวระหว่างโมเลกุล 2 ชนิด คือ

แรงยึดติด (Cohesive Forces) คือแรงยึดเหนี่ยวระหว่างโมเลกุลของของเหลวชนิดเดียวกันแรงนี้สามารถรับความเค้นดึง (tensile stress) ได้เล็กน้อย

แรงเชื่อมแน่น (Adhesive force) คือแรงยึดเหนี่ยวระหว่างโมเลกุลของของเหลวกับสารชนิดอื่น เช่น น้ำกับแก้ว ปรอทกับแก้ว เป็นต้น

ปรากฏการณ์ของความตึงผิว
การเกิดหยดของเหลว (droplet) เป็นกระบวนการที่เกิดขึ้นกับของเหลวที่มีขนาดเล็กและอยู่อย่างอิสระ เช่น เม็ดของของเหลวในบรรยากาศ หรือเม็ดของของเหลวที่เกิดจากหัวฉีดที่ฉีดของเหลวออกมาเป็นฝอยหรือละออง เล็กๆ หรือเม็ดของของเหลวที่เกาะตามใบไม้ ซึ่งอิทธิพลของแรงตึงผิวจะพยายามปรับรูปร่างให้เม็ดของของเหลวมีลักษณะเป็น รูปทรงกลม ทำให้แรงดันในหยดของเหลวมากขึ้น เพื่อให้เกิดแรงต้านแรงตึงผิว เป็นผลให้หยดของเหลวคงสภาพอยู่ได้อย่างสมดุลถ้าพิจารณาหยดของเหลวทรงกลมที่ มีรัศมี r และความดันภายในหยดของเหลว P โดย

หยดปรอท หยดเล็ก ๆ จะมีรูปร่างเป็นทรงกลม ขณะที่หยดที่ใหญ่กว่าจะเป็นทรงกลมแบน เนื่องจากแรงโน้มถ่วงของโลก

หยดน้ำ พอลิเมอร์ ซิลิโคน (silicone polymer) ที่เคลือบบนแก้ว/กระจก จะลด Adhesive forces ระหว่างโมเลกุลของน้ำกับพื้นผิวทำให้น้ำไม่เกาะติดบนพื้นผิวของแก้ว/กระจก

คาพิลลาริตี้ ( capillarity )
คือปรากฏการณ์ที่ของไหลที่สัมผัสกับวัตถุแล้วมีลักษณะสูงขึ้นหรือต่ำลง เนื่องมาจากอิทธิพลของแรงยึดติดและแรงเชื่อมแน่น เช่น บริเวณที่น้ำสัมผัสกับผิวแก้ว จะมีระดับน้ำสูงขึ้นเล็กน้อย เพราะแรงยึดติดระหว่างโมเลกุลของน้ำกับโมเลกุลของแก้วมีมากกว่าแรงเชื่อม แน่นระหว่างโมเลกุลของน้ำ แต่ถ้าเป็นบริเวณที่ปรอทสัมผัสกับผิวแก้ว ระดับปรอทจะต่ำลงเล็กน้อย เนื่องจากเชื่อมแน่นระหว่างโมเลกุลของปรอทมีมากกว่าแรงยึดติดระหว่างโมเลกุล ของปรอทกับโมเลกุลของแก้ว

ความตึงผิว (Surface tension)
ของเหลว ประกอบด้วยอนุภาคจำนวนมาก และอนุภาคเหล่านั้นมีแรงยึดเหนี่ยวซึ่งกันและกัน โมเลกุลของของเหลวที่อยู่ตรงกลางจะถูกล้อมรอบด้วยโมเลกุลข้างเคียงและดึงดูด กันทุกทิศทาง แต่โมเลกุลที่ผิวหน้าจะดึงดูดกับโมเลกุลข้างเคียงที่อยู่ด้านข้างและด้าน ล่างเท่านั้น ผลรวมของแรงจึงมีทิศทางลงสู่ด้านล่างเท่านั้น แรงที่ดึงผิวของของเหลวเข้ามาภายในเพื่อทำให้พื้นที่ของของเหลวเหลือน้อย ที่สุดเรียกว่า แรงดึงผิว (Tension forces)

แรงดึงผิว (Tension forces) หมายถึงแรงที่ดึงผิวของของเหลวเข้ามาภายในเพื่อทำให้พื้นที่ของของเหลวเหลือน้อยที่สุด
ความตึงผิว หมายถึงงานที่ต้องใช้ในการขยายพื้นที่ผิวของของเหลว 1 หน่วย

 


https://sites.google.com/site/thermophysic/khxnghil/surface-tension

<< Go Back