МЕЂУСОБНА НАПЕТОСТ: ДЕФИНИЦИЈА, ЈЕДНАЧИНА, ЈЕДИНИЦЕ И МЕРЕЊЕ - ФИЗИЧКИ - 2025

Интерфациал тензија (γ) је нето сила по јединици дужине вршен на контактне површине између фаза (чврста или течна) и други (чврста, течна или гасовита). Мрежна сила је вертикална према контактној површини и усмерена је према унутрашњости фаза.

Када је једна од фаза гас, обично се назива површинска напетост. Фазе у контакту су непомирљиве, односно не могу се растопити заједно да би створиле раствор. Подручје додира између фаза је геометријска површина одвајања која се назива интерфејс. Међусобна напетост настаје због интермолекуларних сила присутних на интерфејсу.

Снага између молекула течности у контакту са ваздухом

Међусобна напетост игра важну улогу у многим међуфазним појавама и процесима као што су производња емулзија и производња уља.

Дефиниција

Својства интерфејса нису иста својства унутар фаза у контакту, јер се манифестују различите молекуларне интеракције јер у том региону постоје молекули који припадају и једној и другој фази.

Молекули у оквиру фазе ступају у интеракцију са сусједним молекулима, који имају слична својства. Сходно томе, нето унутрашња сила је нула јер су привлачне и одбојне интеракције исте у свим могућим смеровима.

Молекули који се налазе на површини између две фазе окружени су молекулама из исте фазе, али и суседним молекулама из друге фазе.

У овом случају, нето сила није једнака нули и она је усмерена према унутрашњости фазе у којој је већа интеракција. Резултат тога је да је енергетско стање молекула на површини веће од енергетског стања унутар фазе.

Нето сила која делује према унутра дужине дужине интерфејса је међуфазна напетост. Због ове силе, молекули спонтано теже смањењу енергије, минимизирајући површину сваке јединице запремине.

Дефиниција на основу рада и енергије

Да би се молекул привукао изнутра на површину потребно је да силе које делују на молекул пређу мрежу силе. Другим речима, потребно је радити на повећању међуфазне површине.

Снага потребна за повећање међуфазне регије. (хттпс://цоммонс.викимедиа.орг/вики/Филе:Сурфаце_гровинг.пнг)

Што је већа интермолекуларна сила, већи је рад који се мора обавити и већи је унос енергије. Из тог разлога, међуфазна напетост је такође дефинисана као функција рада или као енергија, као што је наведено ниже:

Интерфацијална напетост је посао потребан за стварање јединице на интерфејсу. Исто тако, међуфазна напетост се дефинира као слободна енергија потребна по јединици створене површине.

Једнаџба и јединице међуфазне напетости

Једнаџба интерфацијалне напетости као функције нето интермолекуларне силе је:

γ = Ф / 2л

Разлог зашто се интерфацијална напетост смањује је тај што се повећава температура, кинетичка енергија расте због пораста топлотног кретања молекула.

Мерење интерфацијалне напетости

Постоје различите методе експерименталног мерења међуфазне напетости, међу којима се може одабрати најприкладнија у складу са карактеристичним својствима фаза у контакту и експерименталним условима.

Ове методе укључују Вилхелми-ову плочу, Ду-Ноуи прстенасту методу, методу капирања и ротирајућу капљицу.

Метода Вилхелми плоче

Састоји се од мерења сила притиска притискане површине течне фазе на алуминијумској или стакленој плочи. Нето сила извршена на плочи једнака је тежини плус затезној сили. Тежина плоче се добија помоћу микробаланса осетљивог на торзију који је причвршћен на плочу.

Ду Ноуи метода прстена

У овој методи мери се сила за одвајање површине металног прстена од површине течности осигуравајући да се пре мерења прстен у потпуности потапа у течност. Сила раздвајања једнака је међуфазној напетости и мери се високом прецизношћу.

Метода спуштања привеска

Ова метода се заснива на мерењу деформације капи која виси из капиларе. Капи се држе у равнотежи док виси, јер затезна сила једнака тежини пада.

Издужење капљице је пропорционално тежини капи. Метода се заснива на утврђивању дужине издужења капи због његове тежине.

Метода спуштања привеска

Метода ротације капи

Метода ротирајуће капљице је врло корисна за мерење веома ниских међуфацијалних тензија које се примењују у процесу производње емулзије и микроемулзије.

Састоји се од стављања капи мање густе течности у капиларну цев напуњену другом течношћу. Пад се подвргава центрифугалној сили услед ротационог покрета, великом брзином, која продужава пад на оси и супротставља се влачној сили.

Међусобна напетост се добија из димензија геометријског облика капи, који се деформишу, и брзине ротације.

Референце

1. Тадрос, Т Ф. Примењени површински активни материјали. Берксхире, УК: Вилеи-ВЦХ Верлаг Гмбх & Цо, 2005.
2. ван Осс, Ц. Ј. Интерфацијалне снаге у воденим медијима. Флорида, САД: Таилор & Францис Гроуп, 2006.
3. Слика, Л и Теикеира, А. А. Физика хране: Физичка својства - Мерење и примене. Немачка: Спрингер, 2007.
4. Антон де Салагер, Р. Е. Међусобна напетост. Мерида: ФИРП - Универсидад де лос Андес, 2005.
5. Спеигхт, Ј Г. Приручник за анализу нафтних производа. Њу Џерси, САД: Јхон Вилеи и синови, 2015.
6. Адамсон, АВ и Гаст, П. Физичка хемија површина. САД: Јохн Вилеи & Сонс, Инц., 1997.
7. Блунт, М Ј. Вишефазни ток у пропусним медијима: перспектива поре-скале. Цамбридге, Велика Британија: Цамбридге Университи Пресс, 2017.