Yüzey Gerilimi Ile Ilgili Örnekler
Harika Bilim Deneyi. Kurtarıldı: rookieparenting.com
Harika Bilim Deneyi. Kurtarıldı: rookieparenting.com
Yüzey gerilimi nedir konusunu incelemek için fizik kaynaklarını araştırmanız gerekir. Bu gerilim sıvı molekülleri arasındaki kohezyon kuvveti olarak ifade edilir. Yüzey geriliminin oluşması ve yansıması arasında da bir kısım farklar vardır. Yüzey gerilimi adezyon mu kohezyon mu? Bu gerilimi etkileyen hususlar da dikkate alınmalıdır. Yüzey gerilimi neye bağlıdır? Suyun yüzey gerilimi örnekleri yazımızın devamında.
Yüzey gerilimi, sıvı molekülleri arasındaki kohezyon kuvvetidir. Fizik ve kimya konuları zaman zaman aynı alanda bir araya gelir. Yüzey gerilimi konusu da fizik ve kimyanın ortak ilgi alanıdır. Yüzey gerilimi, sıvı moleküllerinin sıvı yüzeyindeki hareketlerinden kaynaklı bir durumdur.
Yüzey geriliminin ne olduğunun anlaşılması için örneklerin incelenmesi çok daha faydalı olacaktır. Örneğin böceklerin suyun üzerinde durması ya da bazı hayvanların su yüzeyinde yürümesi yüzey gerilimi ile ilgili bir durumdur. Düşük ağırlığa sahip nesnelerin de batmadan önce suyun yüzeyinde kalması yüzey gerilimine örnektir.
Yüzey gerilimi, sıvının en üst katmanında esnek bir zar oluşması ile meydana gelir. Yüzey gerilimi ile ilgili çalışmalar fizikokimya tarafından yürütülür. Bu gerilim sıvıların türüne göre de değişir. Yüzey gerilimini etkileyen çok sayıda faktör vardır. Bunları aşağıdaki maddelerde bulabilirsiniz.
Suyun yüzeyinin temizlenmesi için yüzey geriliminin düşük olması beklenir. Bunun için de suyun sıcaklığının düşük olması gerekir. Düşük sıcaklıktaki suyun yüzeyi çok pratik şekilde temizlenebilir.
Yüzey gerilimi bir sıvının yüzey katmanının esnek bir zar gibi davranmasına yol açan etkinin adıdır. Tüm sıvıların yüzeyleri sanki gerilmiş bir zarla kaplıymış gibi davranır. Bu olayda sıvı yüzeyi olası en küçük alanı kaplayacak şekilde büzülür. Yüzey geriliminin matematiksel modeli birim uzunluğa düşen kuvvettir.
γ = F/L
Birimi N/m’dir, ama kuvvet küçük olduğu için dyne/cm cinsinden de belirtilir. Bu 1 cm uzunluğunda bir zarı kırmak için kaç dyne kuvvet uygulamak gerektiği demektir.
Yüzey geriliminin nedeni sıvı molekülleri arasındaki kohezyon kuvvetidir. Sıvının iç kısımlarındaki moleküllerin etrafı diğer sıvı molekülleri tarafından sarılmıştır. Bir molekül her yanından eşit miktarda kohezyon kuvveti etkisi altında kalır. Ama sıvı ile hava sınırındaki moleküllerin üst taraflarında sıvı molekülü yoktur, sadece aşağı ve yanlara doğru çekilirler. Bu yüzden sınırdaki sıvı molekülleri ile yanlarındaki moleküllerin kohezyonu kuvveti daha güçlüdür.
Yukarıdaki resim su moleküllerinin iki boyutlu bir kesit modelini gösteriyor. Bir akvaryuma karşıdan bakıyor gibiyiz. Suyun iç kısmındaki A molekülü çevresini saran sekiz molekülden oluşan bir karenin merkezinde. Etrafındaki moleküllerin hepsi A molekülünü çekiyor. Suyun yüzeyindeki B molekülünün altında yalnızca üç, iki yanında da birer tane molekül var; üstünde hiç yok. B molekülünü yanlarındaki moleküller daha güçlü çekiyor.
Bir önceki resimde iki boyutlu kesite bakmıştık, bu resimde üç boyutlu bir modele üstten bakıyoruz. Üstten bakıldığında suyun yüzeyindeki B molekülünün yanlarındaki yine sıvı yüzeyinde bulunan moleküller tarafından çekildiğini görüyoruz. Yüzey gerilimi sıvının yüzeyinde olduğu için, bir molekül hem sağa ve sola hem de öne ve arkaya doğru çekilir.
Sıvı yüzeyindeki kohezyon kuvvetleri sıvının içindekilere göre daha güçlü olduğundan dolayı bir cismi sıvının yüzeyinde hareket ettirmek cisim sıvıya tamamen batmışken hareket ettirmekten daha zordur.
Toplu iğne çelikten yapılmıştır ve özkütlesi suyun özkütlesinin neredeyse sekiz katıdır. Aslında toplu iğnenin suda yüzmemesi batması gerekir, çünkü ağırlığı suyun kaldırma kuvvetinden büyüktür. Ama yukarıdaki resimde göreceğiniz gibi toplu iğneyi dikkatlice suyun yüzeyine yerleştirirseniz, yüzdüğünü göreceksiniz. Toplu iğnenin batmamasının nedeni suyun yüzey gerilimini kıramamasıdır. Eğer suya birazcık sıvı sabun eklerseniz iğne aniden batar. Eğer suya dokunup titreştirirseniz iğne yine batar. Aynı deneyi ataşlarla da yapabilirsiniz.
Yukarıdaki resimdeki sivri sinekler suyun üstünde yürüyorlar. Çünkü ağırlıkları suyun yüzey gerilimini aşmaya yetmiyor. Ayrıca ayaklarının yüzey alanın geniş olması ağırlıklarını yayarak suyun yüzeyine uyguladıkları basıncı düşürüyor.
Yukarıdaki resimde bir bardağın içine gıda boyasıyla renklendirilmiş su doldurulmuş. Bardak ağzına kadar dolu, hatta ağzını aşmış, ama su taşmamış. Bardağın cam kenarlarından yukarı doğru bombe yapan suyun yüzeyi, yüzey geriliminin güzel bir örneği. Bunun bir benzerini bozuk paranın üstüne damlalıkla su damlatarak da yapabilirsiniz. Su damlaları bozuk paranın üstünde dış bükey bir bombe yapacak.
Yüzey gerilimini en sık kullandığımız durum belki de temizliktir. Sıcaklıkla birlikte suyun yüzey gerilimi azalır, böylece su molekülleri bir arada tutunmak yerine sünger gibi delikli malzemelerin içine daha rahat girer. Ayrıca deterjanlar suyun yüzey gerilimini azaltır, böylece su molekülleri çamaşırların dokularının arasına daha kolay girer ve kirleri çözer.
Ebru sanatında suyun ve yağın farklı yüzey gerilimleri olmasından yararlanılır. Tübitak’ın Bilim Genç sayfasındaki şu deneyi yapmak isteyebilirsiniz, adım adım anlatılmış.
Yapışma (adezyon) ve birbirini tutma (kohezyon) olaylarını örneklerle açıklar.
101912 101913 101914 101915 101916
oksabron ne için kullanılır patates yardımı başvurusu adana yüzme ihtisas spor kulübü izmit doğantepe satılık arsa bir örümceğin kaç bacağı vardır