کشش سطحي - آموزش تصویری - زبان ساده
موارد زیر مکمل هم هستند. برای یادگیری پایدار، از همه آنها استفاده کنید:
1- متن را بخوانید
2- در آزمون شرکت کنید
توضیح بیشتر: دکمه راهنما در نوار بالایی را کلیک کنید .
1 - کشش سطحي چيست؟
کشش سطحي خاصيتي از سطح مايع است که باعث مي شود سطح مايع، مانند يک پوسته کشسان( يعني کش مانند و تحت کشش) عمل کند. اين خاصيت باعث مي شود حشرات و اجسام سبک، روي سطح مايع شناور بمانند. دلیل اصلی آن، نیروی بین مولکولی است. بیشتر توضیح می دهیم. نیروی بین مولکولی دو حالت دارد. یا هم چسبی است و یا دگر چسبی. اما در پدیده کشش سطحی نیرو، از نوع هم چسبی است. زیرا نیروی بین مولکول های یک ماده است. مثلا وقتی حشره ای روی آب می ماند نیرویی که باعث می شود این اتفاق بیفتد نیروی بین مولکول های سطح آب است.( هم چسبی و دگر چسبی را در درس های دیگر کامل بررسی کرده ایم).
2 - توضیح کشش سطحی با روش مولکولی
توجیه خاصيت کشش سطحي اين است که مولکول هايي که در داخل مايع قرار دارند(شکل بالایی)، از همه جهت بر آنها نيرو وارد مي شود، پس اين نيروها همديگر را خنثي مي کنند و نيروي خالصي بر اين مولکول وارد نمي کنند. اما مولکول هايي که در سطح مايع قرار دارند،(شکل پایینی) از طرف مولکول هاي پايين و کنار اين مولکول، بر آن نيرو وارد مي شود. دقت کنيد مولکولي در بالاي سطح قرار ندارد که نیرو وارد کند.
در شکل بالایی مولکول 1 را در نظر بگیرید این مولکول، در داخل مایع است. مولکول های اطراف، بر آن نیرو وارد می کنند. نیروهای 2 و 4 باهم خنثی می شوند. نیروهای 3 و 5 باهم خنثی می شوند. بنابراین نیروی خالصی بر مولکول 1 وارد نمی شود.
در شکل پایینی مولکول 6 را در نظر بگیرید که در سطح مایع است. نیروهای 9 و 7 با هم خنثی می شوند. اما نیروی 8 خنثی نمی شود. بنابراین یک نیروی خالص رو به پایین، بر مولکول سطح مایع، یعنی مولکول 6 وارد می شود.
علت و دليل پديده هاي زير را بيان کنيد:- چرا حشرات مي توانند روي آب بمانند و يا راه بروند.
- توضیح دهید چرا مي توان سوزن را روي آب قرار داد.
- چرا حباب هاي صابون تشکيل مي شوند؟
- چرا وقتي دو قطره مايع را به هم نزديک مي کنيم جذب همديگر مي شوند؟
- علت اینکه قطرات آب، وقتی که به پايين چکه مي کند، پخش نمي شود و به صورت قطره پايين مي آيد؟
دليل همه اين پديده ها کشش سطحي است. زيرا سطح مايع، مانند يک پوسته عمل مي کند و نمي گذارد اجسام سبک، مانند سوزن و گيره در آن فرو بروند. يا اينکه مانع پخش شدن قطرات مایع، در فضا می شوند.
چرا قطره آب يا حباب صابون و يا اجرام آسماني به شکل کروي هستند؟
علت خاصیت کشش سطحي است. در واقع این خاصیت سبب مي شود که سطح مايع به صورت يک پوسته اي در بيايد که مولکول هاي آن همديگر را جذب مي کنند. چون از نظر هندسی اجسام با شکل کروی، کمترين مساحت را دارند، بنابراین به شکل کره در می آيند. حالا اين مايع يک قطره کوچک آب باشد و يا يک ستاره بزرگ.
به يک مثال در هندسه توجه کنيد. فرض کنيد مقداري آب به حجم 4 سي سي را در ظرف هاي استوانه اي شکل و مکعب شکل و کروي شکل ريخته ايم فکر مي کنيد مساحت سطح کدام شکل کمترين مقدار است. مي توانيد مساحت کل هرکدام را حساب کنيد متوجه مي شويد که ظرف کروي، مساحت کمتري دارد.
لطفا پاسخ خود را در بخش نظرات بنويسيد.( راهنمایی: آیا زمانی که این کرات تشکیل شدند جامد بودند)
3 - خلاصه مثال هاي کشش سطحي
- قرار گرفتن سوزن، گيره و حشرات روي آّب
- کروي شدن سطح مايعات، مانند قطره آب و حباب صابون و ستاره ها و سيارات آسماني
- وقتي دو قطره به هم نزديک مي شوند، به هم مي چسبند.
- قطره قطره شدن آب روي سطح چرب.
- برآمده بودن سطح آب ليوان پر از آب.
- در چادرهاي ضد آب، کشش سطحي باعث بسته شدن منافذ آن مي شود.
4 - چگونه مي توان کشش سطحي را تغيير داد؟
با افزودن يک ماده مناسب مي توان کشش سطحي را کاهش داد. مثلا اگر سوزن را روي آب قرار داده ايد؛ با اضافه کردن مقداري صابون يا ماده شوينده، سوزن در آب فرو مي رود. علت اين است که اين مواد، نيروي بين مولکولي را کاهش می دهند. از طرف دیگر عامل اصلي پديده کشش سطحي است، نیروی بین مولکولی است. بنابراین با کاهش نیروی بین مولکولی، نیروی کشش سطحی نیز کاهش می یابد.
بنابراين اگر حشرات روي آب باشند، و ماده شوينده اضافه کنيم، ممکن است ديگر روي آب نمانند. زيرا نيروي کشش سطحي ديگر تحمل وزن آن حشره را ندارد.
روش ديگر نيز افزايش دما است. يعني اگر دماي مايع را افزايش دهيم کشش سطحي کاهش مي يابد. در واقع افزايش دما نيروي بين مولکولي را کاهش مي دهد.
بخش نظرات