معلومات عن ظاهرة التوتر السطحي

السوائل

تعرف السوائل بأنّها أحد حالات المادة، وتتميز بأنّ الجزيئات المكونة متصلة ببعضها البعض بروابط ضعيفة لذلك فهي أكثر حرية في التدفق عند مقارنتها بالمواد الصلبة، هذا وتتميز السوائل بوجود حجم محدد، إلا أنّها تفتقر لشكل محدد إذ تأخذ شكل الوعاء الذي توضع به، كما تتميز السوائل بكونها غير قابلة للضغط، كما تتميز السوائل بظاهرة التوتر السطحي، وهي من الظواهر المهمة والتي يمكن ملاحظتها بسهولة، وهذا المقال سيقدم بعض أهم المعلومات عن ظاهرة التوتر السطحي.

ظاهرة التوتر السطحي

تعرف ظاهرة التوتر السطحي بأنّها الخاصية التي تجعل سطح السائل مرنًا كما لو كان بشرة سطحية، وتنتج هذه الظاهرة بفعل القوى بين جزيئات السائل، ففي حين أنّ الجزيئات الداخلية تتعرض لقوى جذب متساوية من جميع الجوانب، تواجه الجزيئات السطحية قوة جذب من الأسفل فقط، وفيزيائيًا تعرف ظاهرة التوتر السطحي بأنّها القوة المؤثرة على وحدة طول من السطح باتجاه عمودي مع القوة وتقاس بوحدة نيوتن لكل متر، كما تعرف بأنّها الطاقة اللازمة لزيادة مساحة السطح بمقدار متر مربع واحد وتقاس أيضّا بوحدة جول لكل متر مربع، كما توصف الظاهرة في الماء بأنّها قوية جدًا، وهذا بسبب الترابط الهيدروجيني بين الجزيئات، وهذه الظاهرة المسؤولة عن تكوين القطرات والفقاعات والسطح الهلالي، كما أنها مسؤولة عن ارتفاع الماء في الأنبوب الشعري الذي له أهمية بالغة في نقل الماء باتجاه معاكس للجاذبية الأرضية في النباتات، كما أن الظاهرة تفسر لماذا يبلل السائل بعض المواد ولماذا يسهل امتصاص بعض السوائل في مواد معينة^[١]، وفي ما يأتي بعض أهم العوامل التي تؤثر على هذه الظاهرة:^[٢]

• درجة الحرارة: كلما زادت درجة الحرارة تتناقص ظاهرة التوتر السطحي، وذلك نتيجة لكون درجة الحرارة تعمل على تقليل قوى التجاذب بين الجزيئات.
• الشوائب : فالشوائب غير القابلة للذوبان مثل الزيت تعمل على تقليل التوتر السطحي، في حين أن الشوائب القابلة للذوبان تعمل على زيادة أو تقليل التوتر السطحي، وذلك حسب طبيعة هذه الشوائب، فإذا كانت قليلة الذوبان فإنها تعمل على تقليل التوتر السطحي كما هو الحال عند إضافة الكافور إلى الماء، في حين أن الشوائب الأكثر ذائبية تزيد التوتر السطحي، فإذابة الملح في الماء تعمل على زيادة التوتر السطحي.

أمثلة على ظاهرة التوتر السطحي

تعتبر ظارة التوتر السطحي التفسير العلمي لسقوط الماء على شكل سلسلة من القطرات بدلًا من تيار مستمر، كما أنها تفسر شكل الأقرب للكروي لقطرات الماء والذي يظهر بوضوح في قطرات الندى، فبدون الجاذبية الأرضية التي تسحب قطرات الماء، فإن الشكل سيصبح كروي تمامًا، وتساعد ظاهرة التوتر السطحي الحشرات على المشي على الماء، مثل جيريدي، حيث تعمل أرجل هذه الحشرة على توزيع وزنها على سطح الماء فتتحرك عليه دون أن تخترق السطح، وبسبب هذه الظاهرة فإن مشبك الورق يطفو على الماء، على الرغم من كثافته العالية، إلا أن التوتر السحي يواجه قوة الجاذبية القادمة من الجسم المعدني.^[٣]

المراجع

1. ↑ "Surface tension", www.encyclopedia.com, Retrieved 30-12-2019. Edited.
2. ↑ "What are the factors affecting surface tension?", www.quora.com, Retrieved 30-12-2019. Edited.
3. ↑ "Surface Tension - Definition and Experiments", www.thoughtco.com, Retrieved 30-12-2019. Edited.