Τι είναι τοεπιφανειακή τάση του νερού?
Επιφανειακή τάσηείναι η τάση των υγρών επιφανειών που ηρεμούν να συρρικνώνονται στην ελάχιστη δυνατή επιφάνεια. Η επιφανειακή τάση επιτρέπει σε αντικείμενα με μεγαλύτερη πυκνότητα από το νερό, όπως λεπίδες ξυραφιών και έντομα (π.χ. μηχανές νερού) να επιπλέουν στην επιφάνεια του νερού χωρίς να βυθιστούν έστω και εν μέρει.
Στις διεπαφές υγρού-αέρα, η επιφανειακή τάση προκύπτει από τη μεγαλύτερη έλξη των μορίων του υγρού μεταξύ τους (λόγω συνοχής) παρά από τα μόρια στον αέρα (λόγω προσκόλλησης).
Υπάρχουν δύο κύριοι μηχανισμοί στο παιχνίδι. Το ένα είναι μια δύναμη προς τα μέσα στα μόρια της επιφάνειας που προκαλεί τη συστολή του υγρού. Το δεύτερο είναι μια εφαπτομενική δύναμη παράλληλη στην επιφάνεια του υγρού. ΑυτόεφαπτομένηςΗ δύναμη αναφέρεται γενικά ως επιφανειακή τάση. Το καθαρό αποτέλεσμα είναι ότι το υγρό συμπεριφέρεται σαν να καλύπτεται η επιφάνειά του με μια τεντωμένη ελαστική μεμβράνη. Αλλά αυτή η αναλογία δεν πρέπει να ληφθεί πολύ μακριά, καθώς η τάση σε μια ελαστική μεμβράνη εξαρτάται από την ποσότητα παραμόρφωσης της μεμβράνης, ενώ η επιφανειακή τάση είναι μια εγγενής ιδιότητα του υγρού–αέρα ήυγρό-ατμόςδιεπαφή.
Λόγω της σχετικά μεγάλης έλξης των μορίων του νερού μεταξύ τους μέσω ενός πλέγματος δεσμών υδρογόνου, το νερό έχει υψηλότερη επιφανειακή τάση (72,8 millinewtons (mN) ανά μέτρο σε 20 μοίρες) από τα περισσότερα άλλα υγρά. Η επιφανειακή τάση είναι ένας σημαντικός παράγοντας στο φαινόμενο της τριχοειδούς.
Γιατί το σαπούνι σπάει την επιφανειακή τάση του νερού;
Το σαπούνι σπάει την επιφανειακή τάση του νερού λόγω της μοριακής του δομής, η οποία περιέχει τόσο υδρόφοβα (υδατοαπωθητικά) όσο και υδρόφιλα (υδατοπροσέλκυση) άκρα. Τα μόρια του νερού στην επιφάνεια δημιουργούν ένα «δέρμα» λόγω συνεκτικών δυνάμεων μεταξύ τους, οδηγώντας σε υψηλή επιφανειακή τάση.
Όταν το σαπούνι προστίθεται στο νερό, τα υδρόφοβα άκρα των μορίων του σαπουνιού απωθούνται από το νερό και σπρώχνουν τον δρόμο τους προς την επιφάνεια, ενώ τα υδρόφιλα άκρα παραμένουν στο νερό. Αυτό διαταράσσει τις δυνάμεις συνοχής μεταξύ των μορίων του νερού στην επιφάνεια, μειώνοντας την επιφανειακή τάση. Ως αποτέλεσμα, το νερό γίνεται λιγότερο συνεκτικό και απλώνεται πιο εύκολα, επιτρέποντάς του να βρέχει καλύτερα τις επιφάνειες.
