Sleutelverskil – Oppervlakspanning vs Kapillêre Aksie
Oppervlakspanning en kapillêre werking is fisiese eienskappe van vloeibare stowwe. Dit is makroskopiese eienskappe van vloeistowwe. Die belangrikste verskil tussen oppervlakspanning en kapillêre aksie is dat oppervlakspanning gemeet word as die krag wat toegepas word op 'n sekere lengte van die vloeistof gegee deur die eenheid N/m (Newton per meter), terwyl kapillêre aksie gemeet word as die hoogte van vloeistofkolom wat opwaarts getrek word, teen die swaartekrag wat deur die eenheid m (meter) gegee word.
Wat is oppervlakspanning?
Oppervlakspanning is 'n verskynsel waarin die oppervlak van 'n vloeistof, waar die vloeistof in kontak is met die gas, optree soos 'n dun elastiese vel. Die term oppervlakspanning word slegs gebruik wanneer die vloeistof in kontak is met 'n gas (bv. wanneer dit oopgemaak word vir die normale atmosfeer). Die term "koppelvlakspanning" word gebruik vir die laag tussen twee vloeistof.
Aantreklikhede tussen verskillende chemiese spesies veroorsaak dat die vloeistofmolekules saam verenig. Die vloeistofmolekules in die oppervlak van die vloeistof word aangetrek deur die molekules in die middel van die vloeistof. Dit is 'n tipe samehorigheid. Maar die aantrekkingskrag tussen vloeistofmolekules en lugmolekules (of die kleefkragte) is weglaatbaar. Daarom dien hierdie oppervlaklaag van vloeistofmolekules as 'n elastiese membraan. Die oppervlaklaag van vloeistofmolekules is onder spanning omdat daar nie genoeg aantrekkingskragte is om die kohesiekragte wat op hulle inwerk te balanseer nie, dus word hierdie toestand oppervlakspanning genoem.
Figuur 01: Die aantrekkingskragte op vloeibare molekules in die oppervlak van die vloeistof
Formule vir die berekening van oppervlakspanning
Oppervlaktespanning (γ)=F/d
Hier is F die oppervlakkrag en d is die lengte waarlangs die oppervlakkrag inwerk. Daarom word die meting van oppervlakspanning gegee deur die eenheid N/m (Newton per meter). Dit is die SI-eenheid vir die meting van oppervlakspanning.
Wat is Kapillêre Aksie?
Kapillêre werking is die vermoë van 'n vloeistof om in nou ruimtes te vloei sonder die hulp van, of in opposisie teen, eksterne kragte soos swaartekrag. Dit kan waargeneem word as vloeistof wat deur 'n kapillêre buis in die opwaartse rigting trek.
Die kapillêre werking vind plaas as gevolg van die intermolekulêre kragte tussen vloeistofmolekules en die oppervlak van die kapillêre buis. Daarom vind dit plaas as gevolg van adhesiekragte. Wanneer die deursnee van die buis voldoende klein is, styg die vloeistof deur die buis as gevolg van beide kleef- en kohesiekragte. Die kohesiekragte (aantrekkingskragte tussen soortgelyke molekules) veroorsaak dat die molekules opwaarts getrek word.
Wanneer 'n kapillêre buis in 'n vloeistof geplaas word, word 'n meniskus aan die rand van die buis gevorm. Dan, as gevolg van adhesiekragte tussen vloeistofmolekules en die wand van die buis, word die vloeistof opgetrek totdat die gravitasiekrag op daardie hoeveelheid vloeistof inwerk genoeg is om die kleefkrag te oorkom. Dan word die vloeistofmolekules opgetrek as gevolg van kohesie.
Figuur 02: Kapillêre aksie – 'n model
Kapillêre werking is algemeen onder plante. Xileemvate is kapillêre buise wat water met opgeloste voedingstowwe opwaarts kan trek. Dit voldoen aan die vereiste van water en voedingstowwe deur takke en blare van groot plante.
Wat is die verwantskap tussen oppervlakspanning en kapillêre aksie?
Die kapillêre werking skep 'n vloeistofkolom in 'n kapillêre buis. Die hoogte van die vloeistofkolom kan bepaal word deur die vergelyking hieronder gegee.
Formule vir die berekening van die hoogte van die vloeistofkolom
h=2γcosθ / ρgr
In hierdie,
- h is die hoogte van die vloeistofkolom,
- γ is die oppervlakspanning van die vloeistof (eenheid is N/m),
- θ is die kontakhoek tussen die vloeistof en die wand van die buis,
- ρ is die digtheid van die vloeistof, g is die versnelling as gevolg van swaartekrag (eenheid is Kg/m3),
- r is die radius van die buis (m).
Wat is die verskil tussen oppervlakspanning en kapillêre aksie?
Oppervlaktespanning teen kapillêre aksie |
|
| Oppervlakspanning is 'n verskynsel waarin die oppervlak van 'n vloeistof, waar die vloeistof in kontak is met die gas, optree soos 'n dun elastiese vel. | Kapillêre werking is die vermoë van 'n vloeistof om in nou ruimtes te vloei sonder die hulp van, of selfs in opposisie teen, eksterne kragte soos swaartekrag. |
| Teorie | |
| Oppervlakspanning is die krag op die oppervlak van 'n vloeistof wat aan lug blootgestel word. | Kapillêre werking is die vloei van 'n vloeistof teen 'n eksterne krag sonder enige hulp. |
| Measurement | |
| Oppervlaktespanning word gemeet as die krag wat op 'n sekere lengte van die vloeistof toegepas word, gegee deur die eenheid N/m (Newton per meter). | Kapillêre werking word gemeet as die hoogte van vloeistofkolom wat opwaarts getrek word, teen die swaartekrag wat deur die eenheid m (meter) gegee word. |
Opsomming – Oppervlakspanning teen kapillêre aksie
Oppervlaktespanning en kapillêre werking is twee tipes mikroskopiese eienskappe van vloeistowwe. Die verskil tussen oppervlakspanning en kapillêre aksie is dat oppervlakspanning gemeet word as die krag toegepas op 'n sekere lengte van die vloeistof gegee deur die eenheid N/m (Newton per meter), terwyl kapillêre aksie gemeet word as die hoogte van vloeistofkolom wat word opwaarts getrek, teen die swaartekrag wat deur die eenheid m (meter) gegee word.
