Belangrijk verschil - Oppervlaktespanning versus capillaire actie
Oppervlaktespanning en capillaire werking zijn fysische eigenschappen van vloeibare stoffen. Het zijn macroscopische eigenschappen van vloeistoffen. Het belangrijkste verschil tussen oppervlaktespanning en capillaire werking is dat oppervlaktespanning wordt gemeten als de kracht die wordt uitgeoefend op een bepaalde lengte van de vloeistof, gegeven door de eenheid N / m (Newton per meter), terwijl capillaire werking wordt gemeten als de hoogte van de vloeistofkolom die naar boven wordt getrokken, tegen de zwaartekracht in die wordt gegeven door de eenheid m (meter).
Wat is oppervlaktespanning?
Oppervlaktespanning is een fenomeen waarbij het oppervlak van een vloeistof, waar de vloeistof in contact staat met het gas, zich gedraagt als een dun elastisch vel. De term oppervlaktespanning wordt alleen gebruikt wanneer de vloeistof in contact is met een gas (bijv. wanneer geopend naar de normale atmosfeer). De term "interfacespanning" wordt gebruikt voor de laag tussen twee vloeistoffen.
Attracties tussen verschillende chemische soorten zorgen ervoor dat de vloeibare moleculen zich verenigen. De vloeibare moleculen aan het oppervlak van de vloeistof worden aangetrokken door de moleculen in het midden van de vloeistof. Dit is een vorm van cohesie. Maar de aantrekkingskracht tussen vloeibare moleculen en luchtmoleculen (of de adhesiekrachten) is verwaarloosbaar. Daarom werkt deze oppervlaktelaag van vloeibare moleculen als een elastisch membraan. De oppervlaktelaag van vloeibare moleculen staat onder spanning omdat er niet genoeg aantrekkingskrachten zijn om de cohesiekrachten die erop inwerken in evenwicht te brengen, daarom wordt deze toestand oppervlaktespanning genoemd.
Figuur 01: De aantrekkingskrachten op vloeibare moleculen in het oppervlak van de vloeistof
Formule voor berekening van oppervlaktespanning
Oppervlaktespanning (γ)=F/d
Hier is F de oppervlaktekracht en d de lengte waarover de oppervlaktekracht inwerkt. Daarom wordt de meting van oppervlaktespanning gegeven door de eenheid N/m (Newton per meter). Het is de SI-eenheid voor het meten van oppervlaktespanning.
Wat is capillaire werking?
Capillaire werking is het vermogen van een vloeistof om in nauwe ruimtes te stromen zonder de hulp van of in tegenstelling tot externe krachten zoals de zwaartekracht. Het kan worden waargenomen als vloeistof die door een capillair in opwaartse richting trekt.
De capillaire werking vindt plaats vanwege de intermoleculaire krachten tussen vloeibare moleculen en het oppervlak van de capillaire buis. Daarom treedt het op als gevolg van adhesiekrachten. Wanneer de diameter van de buis voldoende klein is, stijgt de vloeistof door de buis door zowel adhesieve als cohesiekrachten. De cohesiekrachten (aantrekkingskrachten tussen gelijkaardige moleculen) zorgen ervoor dat de moleculen naar boven worden getrokken.
Wanneer een capillaire buis in een vloeistof wordt geplaatst, wordt aan de rand van de buis een meniscus gevormd. Als gevolg van adhesiekrachten tussen vloeibare moleculen en de wand van de buis, wordt de vloeistof omhoog getrokken totdat de zwaartekracht op die hoeveelheid vloeistof voldoende is om de adhesiekracht te overwinnen. Dan worden de vloeibare moleculen door cohesie omhoog getrokken.
Figuur 02: Capillaire werking – een model
Capillaire werking komt veel voor bij planten. Xyleemvaten zijn capillaire buizen die water met opgeloste voedingsstoffen naar boven kunnen trekken. Dit voldoet aan de behoefte aan water en voedingsstoffen door takken en bladeren van grote planten.
Wat is de relatie tussen oppervlaktespanning en capillaire werking?
De capillaire werking creëert een vloeistofkolom in een capillaire buis. De hoogte van de vloeistofkolom kan worden bepaald door de onderstaande vergelijking.
Formule voor het berekenen van de hoogte van de vloeistofkolom
h=2γcosθ / ρgr
In deze,
- h is de hoogte van de vloeistofkolom,
- γ is de oppervlaktespanning van de vloeistof (eenheid is N/m),
- θ is de contacthoek tussen de vloeistof en de wand van de buis,
- ρ is de dichtheid van de vloeistof, g is de versnelling door de zwaartekracht (eenheid is Kg/m3),
- r is de straal van de buis (m).
Wat is het verschil tussen oppervlaktespanning en capillaire werking?
Oppervlaktespanning versus capillaire werking |
|
| Oppervlaktespanning is een fenomeen waarbij het oppervlak van een vloeistof, waar de vloeistof in contact staat met het gas, zich gedraagt als een dun elastisch vel. | Capillaire werking is het vermogen van een vloeistof om in nauwe ruimtes te stromen zonder de hulp van, of zelfs in tegenstelling tot, externe krachten zoals de zwaartekracht. |
| Theorie | |
| Oppervlaktespanning is de kracht op het oppervlak van een vloeistof die wordt blootgesteld aan lucht. | Capillaire werking is de stroom van een vloeistof tegen een externe kracht zonder enige hulp. |
| Meting | |
| Oppervlaktespanning wordt gemeten als de kracht die wordt uitgeoefend op een bepaalde lengte van de vloeistof, gegeven door de eenheid N/m (Newton per meter). | Capillaire werking wordt gemeten als de hoogte van de vloeistofkolom die naar boven wordt getrokken, tegen de zwaartekracht gegeven door de eenheid m (meter). |
Samenvatting – Oppervlaktespanning versus capillaire werking
Oppervlaktespanning en capillaire werking zijn twee soorten microscopische eigenschappen van vloeistoffen. Het verschil tussen oppervlaktespanning en capillaire werking is dat oppervlaktespanning wordt gemeten als de kracht die wordt uitgeoefend op een bepaalde lengte van de vloeistof, gegeven door de eenheid N/m (Newton per meter), terwijl capillaire werking wordt gemeten als de hoogte van de vloeistofkolom die wordt naar boven getrokken, tegen de zwaartekracht in die wordt gegeven door de eenheid m (meter).
