Yüzey gerilimi
Kısa tanım
Bir sıvının yüzeyindeki moleküllerin içe doğru çekilmesi sonucu yüzeyin gerilmiş bir zar gibi davranmasına yol açan özellik ve bunun ölçüsüdür.
Diğer adları: Yüzey gerginliği
Su örümceklerinin göl yüzeyinde yürüyebilmesi, dikkatle bırakılan bir iğnenin suyun üstünde durabilmesi ve damlaların küre biçimini alması aynı olgudan kaynaklanır: yüzey gerilimi. Sıvının içindeki bir molekül her yönden eşit çekilirken yüzeydeki moleküller yalnızca içeri ve yanlara doğru çekilir. Bu dengesizlik yüzeyi küçültmeye çalışan bir gerginlik yaratır.
Tanım ve birim
γ = F / L
Yüzey gerilimi, yüzey üzerindeki bir çizginin birim uzunluğuna etki eden kuvvettir ve birimi N/m'dir. Eşdeğer olarak yüzey alanını bir birim artırmak için gereken enerji (J/m²) şeklinde de tanımlanır. 20–25 °C'deki suyun yüzey gerilimi yaklaşık 0,072 N/m'dir; bu, sıradan sıvılar arasında oldukça yüksek bir değerdir. Cıva ise yaklaşık 0,48 N/m ile çok daha yüksektir.
Örnek
5 cm genişliğindeki bir tel çerçeveye gerilen sabun zarının iki yüzeyi vardır. Zar suyla oluşsaydı uygulanan kuvvet F = 2 × γ × L = 2 × 0,072 × 0,05 = 0,0072 N olurdu. Sabun yüzey gerilimini yaklaşık 0,025–0,030 N/m'ye düşürdüğü için gerçek kuvvet daha küçüktür. Kendi değerlerinle hesap yapmak için yüzey gerilimi hesaplama aracını kullanabilirsin.
Kılcallık
Yüzey gerilimi, sıvının ince borularda yükselmesine (kılcallık) de neden olur. Bitkilerde suyun yukarı taşınmasında, kâğıt havlunun suyu emmesinde ve toprakta nemin hareketinde bu etki rol oynar. Yükselme miktarı boru çapı küçüldükçe artar.
Etkileyen faktörler
- Sıcaklık: Arttıkça yüzey gerilimi azalır; sıcak suyun daha iyi temizlemesinin nedenlerinden biridir.
- Yüzey aktif maddeler: Sabun ve deterjanlar yüzey gerilimini düşürerek suyun yağlı yüzeyleri ıslatmasını sağlar.
- Çözünen maddeler: Tuz gibi bazı maddeler gerilimi hafifçe artırır.
Boya, mürekkep, ilaç ve tarım ilaçlarının yüzeye yayılma davranışı bu özellik dikkate alınarak tasarlanır.