تبلیغات
فیزیک - کشش سطحی

فیزیک

جمعه 5 خرداد 1391

کشش سطحی

نویسنده: مهدی   

علت

نمودار نیروهای وارد شده به دو مولکول از مایع.

هر مولکول مایع از سوی مولکول‌های دیگرِ مایع ربوده می‌شود. مولکول‌هایی که درون حجم مایع هستند، از همه جهت ربوده می‌شوند و برایند نیروی وارد به آن‌ها صفر است. اما مولکول‌هایی که در سطح مایع هستند، تنها از یک جهت از سوی دیگر مولکول‌ها ربوده می‌شوند و نیروی ربایش در آن سوی مرز مایع (مثلاً از طرف مولکول‌های هوا) به آن‌ها کمتر است. بنابراین، به مولکول‌های روی سطح مایع نیروی خالصی به سمت درون وارد می‌شود که این نیرو با مقاومت مایع در برابر فشرده‌شدن خنثی می‌شود. در نتیجه، نیرویی در مایع به وجود می‌آید که می‌خواهد سطح مایع را کم کند. از همین رو سطح مایع به شکل ورقه‌ای الاستیک عمل می‌کند و آن قدر جمع می‌شود که کمترین سطح ممکن را داشته باشد.

راه دیگر برای توضیح کشش سطحی این است که یک مولکول اگر در کنار مولکول همسایه‌اش باشد، انرژی‌اش کمتر از وقتی است که کنار آن همسایه نباشد. مولکول‌های درونی بیشترین تعداد همسایه‌های ممکن را دارند. ولی مولکول‌هایی که در سطح هستند همسایه‌های کمتری دارند و بنابراین انرژی‌شان بیشتر از انرژی مولکول‌های درونی است. بنابراین، وقتی که مایع می‌خواهد انرژی کل‌اش را کمینه کند، می‌کوشد تا از شمار مولکول‌های سطحی‌اش بکاهد، و این یعنی یک مایع می‌خواهد کمترین سطح ممکن را داشته باشد.

برای کاستن از سطح، یک مایع همیشه هموارترین شکل ممکن را در سطح خود می‌گیرد (اثبات ریاضی این که چرا هموارترین سطح متناظر است با کمترین مساحت نیازمند قضیهٔ اویلر-لاگرانژ است). هر خمیدگی تازه بر روی سطح به مساحت بیشتر و در نتیجه انرژی بیشتر می‌انجامد.

نمایش سطح‌های کمینه با سطح مایع

سطح کمینه

اگر بخواهیم رویهٔ دوبعدی‌ای را بیابیم که میان مرزهای مشخصی قرار بگیرد و کمترین سطح ممکن را داشته باشد، شاید با ریاضیات به سختی به نتیجه برسیم. ولی به جایش می‌توانیم مرزها را با سیم بسازیم و آن را درون ظرفی پر از آب و صابون فرو ببریم. لایهٔ حباب صابونی که بین سیم‌ها ساخته می‌شود به تقریب نشان‌دهندهٔ رویه‌ای با کمترین سطح ممکن است (اگر گرانش زمین نبود دقیقاً کمترین سطح را می‌ساخت).[۱]

 

اثر مویینگی

نمایش اثر مویینگی برای دو لوله از جنس‌های متفاوت. چسبندگی آب به لولهٔ قرمزرنگ بیشتر و به لولهٔ آبی‌رنگ کمتر از چسبندگی آب به خودش است.

اثر مویینگی یعنی بالاآمدن سطح مایع درون لوله‌ای که درون مایع فروبرده شده است. اگر لوله به قدر کافی باریک باشد و چسبندگی آب به لوله زیاد باشد، کشش سطحی می‌تواند آب را در لوله بالا بکشد. ارتفاع آب بالاآمده برابر است با

h\ =\ \frac {2\gamma_\mathrm{la} \cos\theta}{\rho g r}

که در آن

  • \scriptstyle h ارتفاع مایع بالاآمده است
  • \scriptstyle \gamma_\mathrm{la} کشش سطحی بین مایع و هواست.
  • \scriptstyle \rho چگالی مایع است.
  • \scriptstyle r شعاع لولهٔ مویین است.
  • \scriptstyle g شتاب گرانش است.
  • \scriptstyle \theta زاویهٔ تماس مایع و سطح لوله است. اگر \scriptstyle \theta بیشتر از ‎۹۰°‎ باشد، مثل جیوه در لولهٔ شیشه‌ای، مایع به جای بالاآمدن پایین می‌رود.


شکستن جریان مایع به قطره

حالت میانی جریانی که به قطره شکسته می‌شود.

جریان آبی که از شیر می‌آید، هر چه‌قدر هم که یکنواخت باشد، قطره‌قطره می‌شود. این به خاطر پدیده‌ای به نام ناپایداری پلاتو-ریلی است.[۲] که خود پیامد مستقیمی از کشش سطحی است.


کشش سطحی در پدیده‌های روزمره

نظرات() 
خخخخخخخخخخخخخخخخخخخخخخخخخخخخخخخخخ
یکشنبه 29 دی 1392 01:47 ب.ظ
هههههههههههههههبن
 
لبخندناراحتچشمک
نیشخندبغلسوال
قلبخجالتزبان
ماچتعجبعصبانی
عینکشیطانگریه
خندهقهقههخداحافظ
سبزقهرهورا
دستگلتفکر

نویسندگان

صفحات جانبی

نظرسنجی

    ایا از مطالب وبلاگ رضایت دارید


آمار سایت

 چت


var a_Colour="red"; var b_Colour="blue"; var c_Colour="green"; var Size=40; //Alter nothing below !! var YDummy=new Array(),XDummy=new Array(),xpos=0,ypos=0,ThisStep=0;step=0.03; if (document.layers){ window.captureEvents(Event.MOUSEMOVE); function nsMouse(evnt){ xpos = window.pageYOffset+evnt.pageX+6; ypos = window.pageYOffset+evnt.pageY+16; } window.onMouseMove = nsMouse; } else if (document.all) { function ieMouse(){ xpos = document.body.scrollLeft+event.x+6; ypos = document.body.scrollTop+event.y+16; } document.onmousemove = ieMouse; } function swirl(){ for (i = 0; i < 3; i++) { YDummy[i]=ypos+Size*Math.cos(ThisStep+i*2)*Math.sin((ThisStep)*6); XDummy[i]=xpos+Size*Math.sin(ThisStep+i*2)*Math.sin((ThisStep)*6); } ThisStep+=step; setTimeout('swirl()',10); } var amount=10; if (document.layers){ for (i = 0; i < amount; i++) { document.write(''); document.write(''); document.write(''); } } else if (document.all){ document.write('
' +'
'); for (i = 0; i < amount; i++) { document.write('
'); document.write('
'); document.write('
'); } document.write('
'); } function prepos(){ var ntscp=document.layers; var msie=document.all; if (document.layers){ for (i = 0; i < amount; i++) { if (i < amount-1) { ntscp['nsa'+i].top=ntscp['nsa'+(i+1)].top;ntscp['nsa'+i].left=ntscp['nsa'+(i+1)].left; ntscp['nsb'+i].top=ntscp['nsb'+(i+1)].top;ntscp['nsb'+i].left=ntscp['nsb'+(i+1)].left; ntscp['nsc'+i].top=ntscp['nsc'+(i+1)].top;ntscp['nsc'+i].left=ntscp['nsc'+(i+1)].left; } else { ntscp['nsa'+i].top=YDummy[0];ntscp['nsa'+i].left=XDummy[0]; ntscp['nsb'+i].top=YDummy[1];ntscp['nsb'+i].left=XDummy[1]; ntscp['nsc'+i].top=YDummy[2];ntscp['nsc'+i].left=XDummy[2]; } } } else if (document.all){ for (i = 0; i < amount; i++) { if (i < amount-1) { msie.x[i].style.top=msie.x[i+1].style.top;msie.x[i].style.left=msie.x[i+1].style.left; msie.y[i].style.top=msie.y[i+1].style.top;msie.y[i].style.left=msie.y[i+1].style.left; msie.z[i].style.top=msie.z[i+1].style.top;msie.z[i].style.left=msie.z[i+1].style.left; } else { msie.x[i].style.top=YDummy[0];msie.x[i].style.left=XDummy[0]; msie.y[i].style.top=YDummy[1];msie.y[i].style.left=XDummy[1]; msie.z[i].style.top=YDummy[2];msie.z[i].style.left=XDummy[2]; } } } setTimeout("prepos()",10); } function Start(){ swirl(),prepos() } window.onload=Start; // -->

جاوا اسكریپت

enter">تعبیر خواب آنلاین

align="cente
استخاره آنلاین با قرآن کریم

r"> فال حافظ


src="http://pichak.net/statistics/code/code.php?
استخاره آنلاین با قرآن کریم

href="http://pichak.net/estekhareh/pasokh.php" target="_blank">استخاره آنلاین با قرآن کریم

color=3E3E3E&bgcolor=FFF5D8&id=zjrj1x7pxc&borderc=3E3E3E&borderw=1" >

آمار وبلاگ

  • کل بازدید :
  • بازدید امروز :
  • بازدید دیروز :
  • بازدید این ماه :
  • بازدید ماه قبل :
  • تعداد نویسندگان :
  • تعداد کل پست ها :
  • آخرین بازدید :
  • آخرین بروز رسانی :