[حميد]

قطرات آب معلق در هوا کروی شکلند. دلیل آنرا به نیروهای کشش سطحی موجود در مایعات نسبت می دهند.
شکل کروی قطره نتیجه تعادل نیروهای حاصل از کشش سطحی با نیروی حاصل از فشار درونی مایع که آن نیز نتیجه انرژی جنبشی مولکولهای آب است، می باشد. سمت نیروی حاصل از فشار درونی مایعات خارج از مرکز و عمود بر سطح آنها است چون مؤلفه های دیگر نیرو در درون مایع با کنشهای متقابل مولکولها خنثی می شوند. بنابراین نیروی کشش سطحی باید عمود بر سطح و جانب مرکز باشد.
اما توانایی حشرات سبک برای راه پیمایی روی آب را نیز به نیرو های کشش سطحی نسبت می دهند. در این حالت نیروی وزن حشره رو به پائین است و تنها با یک نیروی رو به بالا می تواند خنثی شود. ظاهراً نیروی کشش سطحی در این حالت رو به بیرون سطح مایع است.

چگونه چنین چیزی ممکن است؟ در راه پیمایی حشره روی آب اثری از نیروهای فشار درونی مایع در شکل گیری پدیده وجود دارد؟
این تناقض ظاهری چگونه حل می شود؟

Topic

[طاهره خیابانی مقدم]

پیوستگی مولکول های یک مایع را کشش سطحی می نامند. ضریب ثابت کشش سطحی به طولی ارتباط پیدا می کند که در آن طول، نیرو عمل می کند. و این که چون سطح مولکول آب کروی است نیرو در تمامی جهات است .قطرات آب نیز مانند مولکول آب هستند و به صورت یک پارچه به هم می چسبند سطحی الاستیک تشکیل می دهند که با عث می شود حشره در آب فرو نرود !

[حمید]

ساختار الکترونی مولکولهای تشکیل دهنده مواد ، موجد دسته ای از نیروهای بین مولکولی است که می تواند از نوع جاذبه یا دافعه باشد. وقتی مولکولها به اندازه کافی از هم فاصله دارند این نیرو به شکل دافعه ظاهر می شود ( گازها ) و وقتی مولکولها به اندازه کافی به هم نزدیک باشند این نیرو به صورت جاذبه پدیدار می شود. مولکولهای موجود در داخل مایعات نیز چنینند. اما از دیدگاه آماری برآیند نیروهای وارد بر یک مولکول در درون مایع صفر است چون هر مولکول به اندازه کافی با مولکولهای شبیه خود و به ناچار آثار الکترو استاتیکی متقابل آنها احاطه شده است. در مورد مولکولهای موجود در سطح مایع وضع به گونه دیگری است. در واقع در سطح مایع بدلیل فقدان برخی از نیروهای ذکر شده برآیند نیروهای وارد بر هر مولکول به سمت درون و عمود بر سطح مایع است. حرکت از ناحیه فاقد نیرو به ناحیه شامل نیرو بدون صرف انرژی امکان پذیر نیست. از سوی دیگر مایعات علیرغم حجم ثابت می توانند اشکال و سطوح مختلف داشته باشند. ما برای آنکه سطح یک مایع را افزایش دهیم باید بخشی از مولکولهای درون مایع را به سطح بیاوریم و این خود مستلزم انجام کار است. بنابراین مایعات تمایل دارند کمترین سطح ممکن را داشته باشند و کشش سطحی مکانیزم برآورد این الزام است. عامل ایجاد پدیده کشش سطحی در مایعات نیروی جاذبه بین مولکولی است که به ناچار متوجه داخل مایع است. در مثال قرارگیری پای حشره روی آب ،کشش سطحی آب با نیروی وزن حشره که رو به پائین است و در جهت افزایش سطح مایع عمل می کند مقابله می نماید بنابراین رو به بالا است . این موضوع ناقض واقعیت اول نیست چون در محل قرار گیری پای حشره سطح آب دیگر همان سطح قبلی نیست بلکه سطح آب چنان اعوجاج می یابد که نهایتاً برآیند نیروهای رو بداخل در خلاف جهت وزن حشره عمل می کند.

[Author]

Replies