Klíčový rozdíl – povrchové napětí vs kapilární akce
Povrchové napětí a kapilární působení jsou fyzikální vlastnosti kapalných látek. Jsou to makroskopické vlastnosti kapalin. Klíčový rozdíl mezi povrchovým napětím a kapilárním působením je v tom, že povrchové napětí se měří jako síla působící na určitou délku kapaliny daná jednotkou N/m (Newton na metr), zatímco kapilární působení se měří jako výška sloupce kapaliny. který je tažen nahoru, proti gravitaci dané jednotkou m (metr).
Co je povrchové napětí?
Povrchové napětí je jev, při kterém povrch kapaliny, kde je kapalina v kontaktu s plynem, působí jako tenká elastická vrstva. Termín povrchové napětí se používá pouze tehdy, když je kapalina v kontaktu s plynem (např. při otevření do normální atmosféry). Termín „mezifázové napětí“se používá pro vrstvu mezi dvěma kapalinami.
Atrakce mezi různými chemickými druhy způsobují, že se molekuly kapaliny spojují dohromady. Molekuly kapaliny na povrchu kapaliny jsou přitahovány molekulami uprostřed kapaliny. Toto je druh soudržnosti. Ale přitažlivost mezi molekulami kapaliny a molekulami vzduchu (nebo adhezní síly) je zanedbatelná. Proto tato povrchová vrstva molekul kapaliny působí jako elastická membrána. Povrchová vrstva molekul kapaliny je pod napětím, protože neexistuje dostatek přitažlivých sil, které by vyrovnaly kohezní síly, které na ně působí, proto se tento stav nazývá povrchové napětí.
Obrázek 01: Přitažlivé síly na kapalné molekuly na povrchu kapaliny
Vzorec pro výpočet povrchového napětí
Povrchové napětí (γ)=F/d
Zde F je povrchová síla a d je délka, na kterou povrchová síla působí. Proto je měření povrchového napětí dáno jednotkou N/m (Newton na metr). Je to jednotka SI pro měření povrchového napětí.
Co je kapilární akce?
Kapilární akce je schopnost kapaliny proudit v úzkých prostorech bez pomoci nebo v opozici vůči vnějším silám, jako je gravitace. Lze jej pozorovat jako kapalinu taženou kapilárou směrem nahoru.
Kapilární účinek nastává v důsledku mezimolekulárních sil mezi molekulami kapaliny a povrchem kapiláry. Proto k němu dochází v důsledku adhezních sil. Když je průměr trubice dostatečně malý, kapalina stoupá trubicí v důsledku adhezivních i kohezních sil. Kohezní síly (přitažlivé síly mezi podobnými molekulami) způsobují, že jsou molekuly taženy nahoru.
Když je kapilára umístěna do kapaliny, vytvoří se na okraji trubice meniskus. Poté, v důsledku adhezních sil mezi molekulami kapaliny a stěnou trubice, je kapalina tažena nahoru, dokud gravitační síla působící na toto množství kapaliny nestačí k překonání adhezivní síly. Poté jsou molekuly kapaliny vytaženy díky soudržnosti.
Obrázek 02: Kapilární akce – model
Kapilární akce je u rostlin běžná. Xylémové cévy jsou kapilární trubice, které mohou čerpat vodu s rozpuštěnými živinami nahoru. To splňuje požadavek na vodu a živiny větvemi a listy velkých rostlin.
Jaký je vztah mezi povrchovým napětím a kapilárním působením?
Vzlínáním se v kapilární trubici vytvoří sloupec kapaliny. Výšku sloupce kapaliny lze určit pomocí rovnice uvedené níže.
Vzorec pro výpočet výšky sloupce kapaliny
h=2γcosθ / ρgr
V tomto,
- h je výška sloupce kapaliny,
- γ je povrchové napětí kapaliny (jednotka je N/m),
- θ je kontaktní úhel mezi kapalinou a stěnou zkumavky,
- ρ je hustota kapaliny, g je gravitační zrychlení (jednotka je Kg/m3),
- r je poloměr trubky (m).
Jaký je rozdíl mezi povrchovým napětím a kapilárním působením?
Povrchové napětí vs kapilární akce |
|
| Povrchové napětí je jev, při kterém povrch kapaliny, kde je kapalina v kontaktu s plynem, působí jako tenký elastický plát. | Kapilární akce je schopnost kapaliny proudit v úzkých prostorech bez pomoci nebo dokonce v opozici vůči vnějším silám, jako je gravitace. |
| Teorie | |
| Povrchové napětí je síla působící na povrch kapaliny vystavené vzduchu. | Kapilární akce je proudění kapaliny proti vnější síle bez jakékoli pomoci. |
| Měření | |
| Povrchové napětí se měří jako síla působící na určitou délku kapaliny daná jednotkou N/m (Newton na metr). | Kapilární účinek se měří jako výška sloupce kapaliny, který je tažen vzhůru, proti gravitaci dané jednotkou m (metr). |
Shrnutí – povrchové napětí vs kapilární působení
Povrchové napětí a kapilární působení jsou dva typy mikroskopických vlastností kapalin. Rozdíl mezi povrchovým napětím a kapilárním působením je v tom, že povrchové napětí se měří jako síla působící na určitou délku kapaliny daná jednotkou N/m (Newton na metr), zatímco kapilární působení se měří jako výška sloupce kapaliny. je tažen vzhůru proti gravitaci dané jednotkou m (metr).
