Ero pintajännityksen ja pintaenergian välillä
Share
Pintajännitys vs. pintaenergia
Pintajännitys ja pintaenergia ovat kaksi erittäin tärkeää fysiikassa käsiteltyä käsitettä. Pintajännityksen ja pintaenergian käsitteitä käytetään laajalti muun muassa fluidimekaniikassa, fluididynamiikassa, aerodynamiikassa ja monilla muilla aloilla. Pintajännitys on nesteen välinen molekyylien välinen voima nesteen pintamolekyyleille. Pintaenergia on näiden sidosten merkitsevä energia. Tässä artikkelissa aiomme keskustella siitä, mitä pintajännitys ja pintaenergia ovat, niiden sovelluksia, pintajännityksen ja pintaenergian määritelmiä, niiden yhtäläisyyksiä ja lopuksi pintajännityksen ja pintaenergian eroa.
Pintajännitys
Harkitse homogeenista nestettä. Jokaisella nesteen keskiosissa olevalla molekyylillä on täsmälleen sama määrä voimaa, joka vetää sitä molemmille puolille. Ympäröivät molekyylit vetävät keskeistä molekyyliä tasaisesti joka suuntaan. Mieti nyt pintamolekyyliä. Sillä on vain voimia, jotka vaikuttavat siihen kohti nestettä. Ilma-neste-tarttuvuusvoimat eivät ole edes läheskään yhtä vahvoja kuin neste-neste-koheesiovoimat. Joten pintamolekyylit houkuttelevat kohti nesteen keskustaa, muodostaen pakatun kerroksen molekyylejä. Tämä molekyylien pintakerros toimii ohuena kalvona nesteessä.
Jos otamme tosielämän esimerkin veden strideristä, se käyttää tätä ohutta kalvoa asettamaan itsensä veden pinnalle. Se liukuu tällä pintakerroksella. Jos sitä ei ole tällä pintakerroksella, se olisi hukkunut heti.
Pintajännitys määritellään voimaksi, joka on yhdensuuntainen pinnan kanssa kohtisuorassa pintaan vedettyyn yksikköpituusviivaan nähden. Pintajännityksen yksiköt ovat Nm-1. Pintajännitys määritellään myös energiana pinta-alayksikköä kohti. Tämä antaa pintajännitykselle myös uusia yksiköitä Jm-2. Pintajännitys, joka tapahtuu kahden sekoittumattoman nesteen välillä, tunnetaan rajapintajännityksenä.
Pintaenergia
Pintaenergia ja pintajännitys ovat kaksi toisiinsa liittyvää käsitettä. Nesteen pinnalla olevat molekyylit pakataan epätasapainossa olevien molekyylien välisten voimien takia kuin keskellä olevat molekyylit. Tämä tarkoittaa, että nesteen pinnalla on korkea energiatiheys.
Pintaenergia voidaan määritellä energian erona materiaalin suurimman osan ja materiaalin pinnan välillä. Pintaenergia määritellään pintaenergiaksi pinta-alayksikköä kohti. Pintaenergia pinta-alayksikköä kohti on identtinen mitatun pintajännityksen kanssa. Pintaenergian yksiköt ovat Jm-2. Kun pintaenergia saadaan ulkoisesta lähteestä, nesteen sanotaan kuplivan.
Pintajännitys vs. pintaenergia
- Pintajännityksessä on yksiköt Nm-1 ja Jm-2 kun taas pintaenergialla on yksikkö Jm-2.
- Pintajännitys mitataan viivaa pitkin, kun taas pintaenergia mitataan aluetta pitkin.
