Definisi tegangan antarmuka, persamaan, unit dan pengukuran

Itu ketegangan antarmuka (γ) adalah gaya bersih per unit panjang yang diberikan pada permukaan kontak antara satu fase (padatan atau cair) dan lainnya (padatan, cair atau soda). Gaya bersih vertikal ke permukaan kontak dan diarahkan ke dalam fase.

Ketika salah satu fase adalah gas yang biasanya disebut tegangan permukaan. Fase -fase yang bersentuhan tidak dapat dimengerti, yaitu, mereka tidak dapat larut satu sama lain untuk membentuk solusi. Wilayah kontak antara fase adalah permukaan pemisahan geometris Antarmuka. Ketegangan antarmuka disebabkan oleh gaya antarmolekul yang ada di antarmuka.

Kekuatan antara molekul cairan yang bersentuhan dengan udara [oleh booyabazooka (https: // commons.Wikimedia.Org/wiki/file: wassermolek%c3%bcleint%c3%b6pfchen.Svg)]

Ketegangan antarmuka memainkan peran penting dalam banyak fenomena antarmuka dan proses seperti emulsi dan produksi minyak.

[TOC]

Definisi

Sifat antarmuka tidak sama dengan sifat di dalam fase yang bersentuhan, karena interaksi molekul yang berbeda dimanifestasikan karena di wilayah itu ada molekul yang termasuk dalam satu fase dan yang lainnya.

Molekul di dalam fase berinteraksi dengan molekul tetangga, yang memiliki sifat yang sama. Akibatnya, gaya bersih bagian dalam batal karena interaksi yang menarik dan menjijikkan sama di semua arah yang mungkin.

Molekul yang berada di permukaan antara kedua fase dikelilingi oleh molekul dari fase yang sama tetapi juga molekul tetangga dari fase lainnya.

Dalam hal ini, gaya bersih tidak batal, dan diarahkan ke fase di mana ada interaksi yang lebih besar. Hasilnya adalah keadaan energi molekul di permukaan lebih besar dari status energi dalam fase.

Dapat melayani Anda: Tembakan Parabola: Karakteristik, Rumus dan Persamaan, Contoh

Gaya bersih yang bekerja menuju interior per satuan panjang di sepanjang antarmuka adalah tegangan antarmuka. Karena gaya ini, molekul secara spontan cenderung meminimalkan energi dengan meminimalkan luas permukaan untuk setiap unit volume.

Definisi berdasarkan pekerjaan dan energi

Untuk menarik molekul dari dalam ke permukaan, perlu bahwa gaya yang bekerja pada molekul mengatasi gaya bersih. Dengan kata lain, pekerjaan diperlukan untuk meningkatkan permukaan antarmuka.

Kekuatan yang diperlukan untuk meningkatkan wilayah antarmuka. (https: // commons.Wikimedia.org/wiki/file: permukaan_growing.PNG)

Semakin besar kekuatan antarmolekul yang lebih besar adalah pekerjaan yang harus dilakukan dan semakin besar entri energi. Untuk alasan ini, ketegangan antarmuka juga didefinisikan sesuai dengan pekerjaan atau berdasarkan energi, seperti yang disebutkan di bawah ini:

Ketegangan Antarmuka adalah pekerjaan yang diperlukan untuk membuat unit area di antarmuka. Demikian juga, tegangan antarmuka didefinisikan sebagai energi bebas yang dibutuhkan per unit area yang dibuat.

Persamaan dan unit tegangan antarmuka

Persamaan ketegangan antarmuka tergantung pada gaya bersih antarmolekul adalah:

γ = F/2l          [1]

F = Gaya Net

l = Panjang antarmuka

Angka 2 yang muncul dalam Persamaan [1] berarti bahwa ada dua permukaan, satu untuk setiap permukaan antarmuka.

Ketegangan antarmuka tergantung pada pekerjaan yang diperlukan untuk menghasilkan unit luas permukaan dinyatakan dengan persamaan berikut:

γ = W/ΔA          [2]

W = Bekerja

ΔA = Peningkatan luas permukaan

Penciptaan area antarmuka disertai dengan peningkatan energi bebas pelatihan.

γ = ΔE/ΔA          [3]

ΔE = Energi pembentukan antarmuka

Itu dapat melayani Anda: kurva pemanas: apa itu, bagaimana itu dilakukan, contoh

Unit tegangan antarmuka dalam sistem internasional adalah N/M atau Joules/m². Ini juga biasanya digunakan dynas/cm atau mn/m.

Ketergantungan suhu

Salah satu faktor utama yang mempengaruhi tegangan antarmuka adalah suhu. Ketika suhu meningkat, kekuatan interaksi menurun, sebagai konsekuensi dari ini, gaya bersih yang mengontrak permukaan juga berkurang yang menyebabkan penurunan ketegangan antarmuka.

Tegangan permukaan tergantung pada air suhu air [(https: // commons.Wikimedia.org/wiki/file: suhu_dependence_surface_tenion_of_water.Svg)]

Jika suhu masih meningkat, akan tiba saatnya ketegangan antarmuka akan dibatalkan dan tidak akan ada permukaan pemisahan antara fase. Suhu di mana tegangan antarmuka dibatalkan disebut suhu kritis (T_C).

Alasan mengapa tegangan antarmuka berkurang adalah bahwa ketika suhu meningkatkan energi kinetik karena peningkatan pergerakan termal molekul.

Pengukuran tegangan antarmuka

Ada berbagai metode pengukuran eksperimental tegangan antarmuka, di antaranya yang paling tepat sesuai dengan sifat karakteristik fase dalam kontak dan kondisi eksperimental dapat dipilih.

Di antara metode ini adalah metode pelat Wilhelmy, metode cincin du nouy, metode drop yang tertunda, dan metode drop berputar.

Metode pelat Wilhelmy

Ini terdiri dari mengukur gaya ke bawah yang mengerahkan permukaan fase cair pada aluminium atau pelat kaca. Gaya net yang diberikan pada pelat sama dengan berat ditambah gaya tegangan. Berat pelat diperoleh dengan cara.

Metode Du Nouy Ring

Dalam metode ini gaya diukur untuk memisahkan permukaan cincin logam dari permukaan cair yang memastikan bahwa sebelum diukur, cincin sepenuhnya terendam dalam cairan. Gaya pemisahan sama dengan tegangan antarmuka dan diukur menggunakan keseimbangan presisi tinggi.

Dapat melayani Anda: Planck Constant: Formula, Nilai dan Latihan

Metode drop yang tertunda

Metode ini didasarkan pada pengukuran deformasi penurunan yang menggantung dari kapiler. Penurunan disimpan dalam keseimbangan saat menggantung karena gaya tegangan sama dengan berat drop.

Perpanjangan drop sebanding dengan berat drop. Metode ini didasarkan pada menentukan panjang panjang drop karena beratnya.

Metode Drop Slope [oleh Urocyon (https: // commons.Wikimedia.org/wiki/file: Pendant_drop_test.Svg)]

Metode drop berputar

Metode drop yang berputar sangat berguna untuk mengukur ketegangan antarmuka yang sangat rendah yang berlaku untuk proses produksi emulsi dan mikroemulsi.

Ini terdiri dari menempatkan setetes cairan yang kurang padat di dalam tabung kapiler yang penuh dengan cairan lain. Penurunan ini mengalami gaya sentrifugal karena gerakan rotasi, dengan kecepatan tinggi, yang memperpanjang penurunan pada sumbu y dan menentang gaya tegangan.

Ketegangan antarmuka diperoleh dari dimensi bentuk geometris gout, dideformasi, dan kecepatan rotasi.

Referensi

1. Tadros, t f. Oleskan surfaktan. Berkshire, Inggris: Wiley-VCH Verlag Gmbh & Co, 2005.
2. Van Oss, C J. Kekuatan antarmuka di media berair. Florida, AS: Taylor & Francis Group, 2006.
3. Gambar, L dan Teixeira, a. Fisika Makanan: Sifat Fisik - Pengukuran dan Aplikasi. Jerman: Springer, 2007.
4. Anton de Salager, R E. Ketegangan antarmuka. Mérida: Firp - Universidad de Los Andes, 2005.
5. Speight, JG. Buku Pegangan Analisis Produk Minyak. New Jersey, AS: Jhon Wiley & Sons, 2015.
6. Adamson, W dan Gast, A P. Kimia Fisik Permukaan . AS: John Wiley & Sons, Inc. , 1997.
7. Tumpul, m j. Aliran multiphase dalam rata-rata permeabel: perspektif skala pori. Cambridge, Inggris: Cambridge University Press, 2017.