Pelajaran tentang topik "tegangan permukaan". Bagaimana mengukur tegangan permukaan Apa itu tegangan permukaan?

ARTIKEL DIPERBARUI: 29/12/2019

Tegangan permukaan air adalah salah satu sifat air yang paling menarik.

Contoh tegangan permukaan air

Untuk pemahaman yang lebih baik tentang tegangan permukaan air, berikut adalah beberapa manifestasinya dalam kehidupan nyata:

• Ketika kita melihat air menetes dari ujung keran bukannya mengalir, ini adalah tegangan permukaan air;
• Ketika rintik hujan yang sedang terbang berbentuk bulat, agak memanjang, ini adalah tegangan permukaan air;
• Ketika air pada permukaan kedap air berbentuk bola, ini adalah tegangan permukaan air;
• Riak-riak yang terjadi saat angin bertiup di permukaan badan air juga merupakan manifestasi dari tegangan permukaan air;
• Air di ruang angkasa mengambil bentuk bola karena tegangan permukaan;
• Serangga water strider tetap berada di permukaan air berkat sifat air ini;
• Jika jarum ditempatkan dengan hati-hati di permukaan air, jarum itu akan mengapung;
• Jika cairan dengan kepadatan dan warna berbeda dituangkan secara bergantian ke dalam gelas, kita akan melihat bahwa mereka tidak bercampur;
• Gelembung sabun warna-warni juga merupakan manifestasi indah dari tegangan permukaan.

Tegangan Permukaan - Beberapa Definisi Yang Tepat

Ensiklopedia Medis Besar

Tegangan permukaan (P.n.) adalah gaya tarik yang dengannya setiap bagian film permukaan (permukaan bebas cairan atau antarmuka apa pun antara dua fase) bekerja pada bagian permukaan yang berdekatan. Tekanan internal dan P. n. Lapisan permukaan cairan berperilaku seperti membran elastis yang diregangkan. Menurut ide yang dikembangkan oleh Chap. arr. Laplace (Laplace), sifat permukaan cairan ini bergantung pada "gaya tarik-menarik molekul, yang menurun dengan cepat seiring dengan jarak. Di dalam cairan homogen, gaya-gaya yang bekerja pada setiap molekul dari molekul-molekul di sekitarnya saling seimbang. Tetapi di dekat permukaan, resultan gaya-gaya tarik-menarik molekuler diarahkan ke dalam; itu cenderung menarik molekul permukaan ke dalam sebagian besar cairan. Akibatnya, seluruh lapisan permukaan, seperti film elastis yang diregangkan, memberikan tekanan yang sangat signifikan pada massa internal cairan dalam arah normal ke permukaan. Menurut perhitungan, "tekanan internal" ini, di mana seluruh massa cairan berada, mencapai beberapa ribu atmosfer. Ini meningkat pada permukaan cembung dan menurun pada permukaan cekung. Berdasarkan kecenderungan energi bebas ke minimum, cairan apa pun cenderung mengambil bentuk di mana permukaannya - tempat aksi gaya permukaan - memiliki nilai sekecil mungkin. Semakin besar permukaan cairan, semakin besar area yang ditempati oleh film permukaannya, semakin besar jumlah energi permukaan bebas yang dilepaskan selama kontraksi. Ketegangan di mana setiap bagian dari film permukaan yang berkontraksi bekerja pada bagian yang berdekatan (dalam arah yang sejajar dengan permukaan bebas) disebut tegangan tarik. Berbeda dengan tegangan elastis dari tubuh yang diregangkan elastis, P. n. tidak melemah saat film permukaan dikompresi. … Tegangan permukaan sama dengan kerja yang harus dilakukan untuk menaikkan permukaan bebas cairan sebanyak satu. P.n. diamati pada batas cairan dengan gas (juga dengan uapnya sendiri), dengan cairan lain yang tidak bercampur, atau dengan benda padat. Dengan cara yang sama, benda padat memiliki P. n. pada antarmuka dengan gas dan cairan. Tidak seperti P. n., cairan yang dipotong (atau benda padat) pada permukaan bebasnya, berbatasan dengan media gas, tegangan pada batas bagian dalam dari dua fase cair (atau cair dan padat), lebih mudah untuk menunjuk istilah khusus diadopsi dalam sastra Jerman, istilah "ketegangan batas" (Grenzflachenspannung). Jika suatu zat dilarutkan dalam cairan yang menurunkan P nya. n., maka energi bebas berkurang tidak hanya dengan mengurangi ukuran permukaan batas, tetapi juga melalui adsorpsi: zat aktif-permukaan (atau aktif-kapiler) dikumpulkan dalam konsentrasi yang meningkat di lapisan permukaan ...
…

Ensiklopedia medis besar. 1970

Semua hal di atas dapat diringkas dengan cara ini - molekul yang ada di permukaan cairan apa pun, termasuk air, tertarik oleh molekul lain di dalam cairan, akibatnya tegangan permukaan muncul. Kami menekankan bahwa ini adalah pemahaman yang disederhanakan dari properti ini.

Koefisien Tegangan Permukaan - Definisi

Kamus penjelasan terminologi politeknik

Koefisien tegangan permukaan - kerapatan linier dari gaya tegangan permukaan pada permukaan cairan atau pada antarmuka antara dua cairan yang tidak bercampur.

Kamus Penjelasan Terminologi Politeknik. Disusun oleh: V. Butakov, I. Fagradyants. 2014

Di bawah ini kami memberikan nilai koefisien tegangan permukaan (C.T.S.) untuk berbagai cairan pada suhu 20 ° C:

• K.p.n. aseton - 0,0233 Newton / Meter;
• K.p.n. benzena - 0,0289 Newton / Meter;
• K.p.n. air suling - 0,0727 Newton / Meter;
• K.p.n. gliserin - 0,0657 Newton / Meter;
• K.p.n. minyak tanah - 0,0289 Newton / Meter;
• K.p.n. merkuri - 0,4650 Newton / Meter;
• K.p.n. etil alkohol - 0,0223 Newton / Meter;
• K.p.n. eter - 0,0171 Newton / Meter.

Koefisien tegangan permukaan air

Koefisien tegangan permukaan tergantung pada suhu cairan. Kami menyajikan nilainya pada berbagai suhu air.

Konsep tegangan permukaan

tegangan permukaan disebut karakteristik termodinamika antarmuka, yang didefinisikan sebagai pekerjaan pembentukan isotermal reversibel dari satuan luas permukaan ini. Untuk cairan, tegangan permukaan dianggap sebagai gaya yang bekerja per satuan panjang dari kontur permukaan dan cenderung mengurangi permukaan ke minimum untuk volume fase tertentu.

Minyak adalah sistem terdispersi minyak yang terdiri dari fase terdispersi dan medium pendispersi.

Permukaan partikel fase terdispersi (misalnya, asosiasi asphaltenes, bola air, dll) memiliki beberapa kelebihan energi permukaan bebas. F s, sebanding dengan luas antarmuka S:

Nilai σ dapat dianggap tidak hanya sebagai energi permukaan spesifik, tetapi juga sebagai gaya yang diterapkan pada satuan panjang kontur yang membatasi permukaan, yang diarahkan sepanjang permukaan ini tegak lurus terhadap kontur dan cenderung mengecilkan atau mengurangi permukaan ini. Kekuatan ini disebut tegangan permukaan.

Aksi tegangan permukaan dapat divisualisasikan sebagai satu set kekuatan yang menarik tepi permukaan ke pusat.

Panjang setiap panah vektor mencerminkan besarnya tegangan permukaan, dan jarak di antara mereka sesuai dengan satuan panjang kontur permukaan yang diterima. Sebagai dimensi kuantitas σ keduanya [J/m 2 ] = 10 3 [erg/cm 2 ] dan [N/m] = 10 3 [dyne/cm] sama-sama digunakan.

Akibat aksi gaya tegangan permukaan, cairan cenderung mengecilkan permukaannya, dan jika pengaruh gravitasi bumi tidak signifikan, cairan berbentuk bola dengan permukaan minimum per satuan volume.

Tegangan permukaan berbeda untuk kelompok hidrokarbon yang berbeda - maksimum untuk aromatik dan minimum untuk parafin. Dengan peningkatan berat molekul hidrokarbon, itu meningkat.

Sebagian besar senyawa heteroatomik, yang memiliki sifat polar, memiliki tegangan permukaan yang lebih rendah daripada hidrokarbon. Ini sangat penting, karena kehadiran mereka memainkan peran penting dalam pembentukan emulsi air-minyak dan gas-minyak dan dalam proses penghancuran emulsi ini selanjutnya.

Parameter yang mempengaruhi tegangan permukaan

Tegangan permukaan pada dasarnya tergantung pada suhu dan tekanan, serta pada komposisi kimia cairan dan fase yang bersentuhan dengannya (gas atau air).

Ketika suhu meningkat, tegangan permukaan menurun dan pada suhu kritis sama dengan nol. Dengan meningkatnya tekanan, tegangan permukaan dalam sistem gas-cair juga menurun.

Tegangan permukaan produk minyak bumi dapat dicari dengan perhitungan menggunakan persamaan:

Perhitungan ulang σ dari satu suhu T0 ke yang lainnya T dapat dilakukan dengan rasio:

Nilai tegangan permukaan untuk beberapa zat.

Zat yang penambahannya ke dalam cairan mengurangi tegangan permukaannya disebut surfaktan(surfaktan).

Tegangan permukaan minyak dan produk minyak tergantung pada jumlah komponen aktif permukaan yang ada di dalamnya (zat resin, naftenat dan asam organik lainnya, dll.).

Produk minyak bumi dengan kandungan komponen aktif permukaan yang rendah memiliki nilai tegangan permukaan tertinggi di perbatasan dengan air, dengan kandungan tinggi - terkecil.

Produk minyak bumi yang dimurnikan dengan baik memiliki tegangan permukaan yang tinggi pada antarmuka dengan air.

Penurunan tegangan permukaan dijelaskan oleh adsorpsi surfaktan pada antarmuka. Dengan peningkatan konsentrasi surfaktan yang ditambahkan, tegangan permukaan cairan pertama-tama menurun dengan cepat dan kemudian stabil, yang menunjukkan saturasi lengkap lapisan permukaan dengan molekul surfaktan. Surfaktan alami yang secara dramatis mengubah tegangan permukaan minyak dan produk minyak bumi adalah alkohol, fenol, resin, asphaltenes, dan berbagai asam organik.

Fenomena pembasahan dan kapiler dikaitkan dengan gaya permukaan pada antarmuka antara fase padat dan cair, di mana proses migrasi minyak di reservoir, kenaikan minyak tanah dan minyak di sepanjang sumbu lampu dan kapal minyak, dll. didasarkan.

Penentuan eksperimental tegangan permukaan

Berbagai metode digunakan untuk eksperimen menentukan tegangan permukaan minyak dan produk minyak bumi.

Metode pertama (a) didasarkan pada pengukuran gaya yang diperlukan untuk memisahkan cincin dari antarmuka antara dua fase. Gaya ini sebanding dengan dua kali gaya keliling cincin. Dengan metode kapiler (b), ketinggian naik cairan dalam tabung kapiler diukur. Kerugiannya adalah ketergantungan tinggi naiknya cairan tidak hanya pada besarnya tegangan permukaan, tetapi juga pada sifat pembasahan dinding kapiler oleh cairan yang diteliti. Variasi yang lebih akurat dari metode kapiler adalah metode tetesan gantung (c), yang didasarkan pada pengukuran massa tetesan cairan yang terlepas dari kapiler. Hasil pengukuran dipengaruhi oleh densitas cairan dan ukuran tetesan dan tidak dipengaruhi oleh sudut pembasahan cairan pada permukaan padat. Metode ini memungkinkan untuk menentukan tegangan permukaan dalam bejana tekan.

Metode yang paling umum dan nyaman untuk mengukur tegangan permukaan adalah metode tekanan tertinggi gelembung atau tetes (r), yang dijelaskan oleh kesederhanaan desain, akurasi tinggi, dan kemandirian penentuan dari pembasahan.

Metode ini didasarkan pada kenyataan bahwa ketika gelembung udara atau tetesan cairan diperas keluar dari kapiler sempit ke cairan lain, tegangan permukaan σ pada batas dengan cairan di mana tetesan dilepaskan, sebanding dengan tekanan terbesar yang diperlukan untuk mengusir tetesan.

Cairan adalah keadaan agregat materi, perantara antara gas dan padat, oleh karena itu ia memiliki sifat zat gas dan padat. Cairan, seperti padatan, memiliki volume tertentu, dan seperti gas, mereka mengambil bentuk wadah tempat mereka berada. Molekul gas praktis tidak saling berhubungan oleh gaya interaksi antarmolekul. Dalam hal ini, energi rata-rata dari gerakan termal molekul gas jauh lebih besar daripada energi potensial rata-rata karena gaya tarik-menarik di antara mereka, sehingga molekul gas menyebar ke arah yang berbeda, dan gas menempati seluruh volume yang disediakan untuknya. .

Dalam benda padat dan cair, gaya tarik antar molekul sudah signifikan dan menjaga molekul pada jarak tertentu satu sama lain. Dalam hal ini, energi rata-rata dari gerakan termal kacau molekul kurang dari energi potensial rata-rata karena gaya interaksi antarmolekul, dan itu tidak cukup untuk mengatasi gaya tarik antar molekul, sehingga padatan dan cairan memiliki gaya tertentu. volume.

Analisis difraksi sinar-X zat cair menunjukkan bahwa sifat susunan partikel zat cair adalah perantara antara gas dan zat padat. Dalam gas, molekul bergerak secara acak, sehingga tidak ada pola dalam pengaturan timbal baliknya. Untuk padatan, yang disebut pesanan jarak jauh dalam susunan partikel, yaitu pengaturan mereka yang teratur, berulang dalam jarak jauh. Dalam cairan, yang disebut pesanan jarak pendek dalam susunan partikel, yaitu pengaturan mereka yang teratur, berulang pada jarak yang sebanding dengan jarak antar atom.

Teori fluida belum sepenuhnya dikembangkan sampai saat ini. Gerakan termal dalam cairan dijelaskan oleh fakta bahwa setiap molekul berosilasi selama beberapa waktu di sekitar posisi kesetimbangan tertentu, setelah itu melompat ke posisi baru, yang berada pada jarak orde jarak interatomik dari yang awal. Dengan demikian, molekul cairan bergerak cukup lambat di seluruh massa cairan, dan difusi terjadi jauh lebih lambat daripada di gas. Dengan peningkatan suhu cairan, frekuensi gerakan osilasi meningkat tajam, mobilitas molekul meningkat, yang merupakan alasan penurunan viskositas cairan.

Gaya tarik menarik bekerja pada setiap molekul cairan dari sisi molekul sekitarnya, menurun dengan cepat dengan jarak, oleh karena itu, mulai dari jarak minimum tertentu, gaya tarik antar molekul dapat diabaikan. Jarak ini (kurang lebih 10 -9 m) disebut radius aksi molekul r , dan bola dengan radius r-lingkup aksi molekuler.

Pilih molekul di dalam cairan TETAPI dan menggambar bola radius di sekitarnya r(gbr.10.1). Cukuplah, menurut definisi, untuk memperhitungkan aksi pada molekul tertentu hanya dari molekul-molekul yang berada di dalam bola.

Gambar 10.1. aksi molekuler. Gaya-gaya yang dengannya molekul-molekul ini bekerja pada molekul TETAPI, diarahkan ke arah yang berbeda dan, rata-rata, dikompensasi, sehingga gaya yang dihasilkan yang bekerja pada molekul di dalam cairan dari molekul lain sama dengan nol. Situasinya berbeda jika molekul, misalnya molekul PADA, terletak pada jarak dari permukaan r. Dalam hal ini, lingkup aksi molekuler hanya sebagian terletak di dalam cairan. Karena konsentrasi molekul dalam gas yang terletak di atas cairan kecil dibandingkan dengan konsentrasinya dalam cairan, gaya resultan F, diterapkan pada setiap molekul lapisan permukaan, tidak sama dengan nol dan diarahkan ke dalam cairan. Dengan demikian, gaya yang dihasilkan dari semua molekul lapisan permukaan memberikan tekanan pada cairan, yang disebut molekuler(atau intern). Tekanan molekul tidak bekerja pada benda yang ditempatkan dalam cairan, karena itu disebabkan oleh gaya yang hanya bekerja di antara molekul-molekul cairan itu sendiri.

Energi total partikel cair adalah jumlah energi gerakan termal kacau mereka dan energi potensial karena gaya interaksi antarmolekul. Untuk memindahkan molekul dari kedalaman cairan ke lapisan permukaan, kerja harus dikeluarkan. Pekerjaan ini dilakukan dengan mengorbankan energi kinetik molekul dan meningkatkan energi potensialnya. Oleh karena itu, molekul-molekul lapisan permukaan cairan memiliki energi potensial yang lebih besar daripada molekul-molekul di dalam cairan. Energi ekstra yang dimiliki oleh molekul-molekul pada lapisan permukaan zat cair disebut energi permukaan, sebanding dengan luas lapisan S:

Δ W=σ Δ S,(10.1)

di mana σ – koefisien tegangan permukaan, didefinisikan sebagai kerapatan energi permukaan.

Karena keadaan kesetimbangan dicirikan oleh energi potensial minimum, cairan, tanpa adanya gaya eksternal, akan mengambil bentuk sedemikian rupa sehingga, untuk volume tertentu, ia memiliki permukaan minimum, yaitu. bentuk bola. Mengamati tetesan terkecil yang tersuspensi di udara, kita dapat melihat bahwa mereka benar-benar berbentuk bola, tetapi agak terdistorsi karena aksi gaya gravitasi. Dalam kondisi tanpa bobot, setetes cairan apa pun (berapa pun ukurannya) memiliki bentuk bulat, yang telah terbukti secara eksperimental di pesawat ruang angkasa.

Jadi, syarat kesetimbangan stabil cairan adalah energi permukaan minimum. Ini berarti bahwa cairan untuk volume tertentu harus memiliki luas permukaan terkecil, yaitu. cairan cenderung mengurangi luas permukaan bebas. Dalam hal ini, lapisan permukaan cairan dapat disamakan dengan film elastis yang diregangkan di mana gaya tegangan bekerja.

Pertimbangkan permukaan cairan yang dibatasi oleh kontur tertutup. Di bawah aksi gaya tegangan permukaan (mereka diarahkan secara tangensial ke permukaan cairan dan tegak lurus terhadap bagian kontur tempat mereka bekerja), permukaan cairan berkontraksi dan kontur yang dipertimbangkan bergerak. Gaya-gaya yang bekerja dari area yang dipilih ke area yang berdekatan melakukan pekerjaan:

Δ A=fΔ akuΔ x,

di mana f=F/Δ aku -gaya tegangan permukaan, bekerja per satuan panjang dari kontur permukaan cairan. Dapat dilihat bahwa akuΔ x= Δ S, itu.

Δ A = f∆S.

Usaha ini dilakukan dengan mengurangi energi permukaan, yaitu

Δ Α =Δ W

Dari perbandingan ekspresi, dapat dilihat bahwa

yaitu, koefisien tegangan permukaan sama dengan gaya tegangan permukaan per satuan panjang kontur yang membatasi permukaan. Satuan tegangan permukaan adalah newton per meter (N/m) atau joule per meter persegi (J/m2). Sebagian besar cairan pada suhu 300K memiliki tegangan permukaan orde 10 -2 -10 -1 N/m. Tegangan permukaan menurun dengan meningkatnya suhu, karena jarak rata-rata antara molekul cair meningkat.

Tegangan permukaan pada dasarnya tergantung pada pengotor yang ada dalam cairan , zat cair yang dapat menurunkan tegangan permukaan disebut zat aktif permukaan (surfaktan). Sabun adalah surfaktan paling terkenal untuk air. Ini sangat mengurangi tegangan permukaannya (dari sekitar 7,5 10 -2 hingga 4,5 10 -2 N/m). Surfaktan yang menurunkan tegangan permukaan air juga alkohol, eter, minyak, dll.

Ada zat (gula, garam) yang meningkatkan tegangan permukaan cairan karena molekulnya berinteraksi dengan molekul cairan lebih kuat daripada molekul cairan berinteraksi satu sama lain.

Dalam konstruksi, surfaktan digunakan untuk menyiapkan solusi yang digunakan dalam pemrosesan bagian dan struktur yang beroperasi dalam kondisi atmosfer yang merugikan (kelembaban tinggi, suhu tinggi, paparan radiasi matahari, dll.).

Fenomena pembasahan

Diketahui dari praktik bahwa setetes air menyebar di atas kaca dan mengambil bentuk yang ditunjukkan pada Gambar 10.2, sedangkan merkuri pada permukaan yang sama berubah menjadi tetesan yang agak pipih. Dalam kasus pertama, dikatakan bahwa cairan basah permukaan keras, di kedua - tidak basah dia. Pembasahan tergantung pada sifat gaya yang bekerja antara molekul-molekul lapisan permukaan media yang bersentuhan. Untuk cairan yang membasahi, gaya tarik menarik antara molekul cairan dan padatan lebih besar daripada antara molekul cairan itu sendiri, dan cairan cenderung meningkat

permukaan kontak dengan benda padat. Untuk cairan yang tidak membasahi, gaya tarik antara molekul cairan dan padatan lebih kecil daripada gaya tarik antara molekul cairan, dan cairan cenderung mengurangi permukaan kontaknya dengan padatan.

Tiga gaya tegangan permukaan diterapkan pada garis kontak tiga media (titik 0 adalah perpotongannya dengan bidang gambar), yang diarahkan secara tangensial ke permukaan kontak dari dua media yang sesuai. Gaya-gaya ini, per satuan panjang garis kontak, sama dengan tegangan permukaan yang sesuai σ 12 , σ 13 , σ 23 . Sudut θ antara garis singgung permukaan zat cair dan zat padat disebut sudut tepi. Kondisi untuk setetes air adalah sama dengan nol dari jumlah proyeksi gaya tegangan permukaan pada arah garis singgung ke permukaan benda padat, mis.

–σ 13 + σ 12 + σ 23 karena θ =0 (10.2)

karena θ =(σ 13 - σ 12)/σ 23 . (10.3)

Ini mengikuti dari kondisi bahwa sudut kontak bisa lancip atau tumpul tergantung pada nilainya σ 13 dan σ 12 . Jika sebuah σ 13 >σ 12 , maka cos θ >0 dan sudut θ tajam, yaitu cairan membasahi permukaan padat. Jika sebuah σ 13 <σ 12 , maka cos θ <0 и угол θ – tumpul, yaitu cairan tidak membasahi permukaan yang keras.

Sudut kontak memenuhi kondisi (10.3) jika

(σ 13 - σ 12)/σ 23 ≤1.

Jika kondisinya tidak terpenuhi, maka setetes cairan untuk nilai apa pun θ tidak bisa seimbang. Jika sebuah σ 13 >σ 12 +σ 23 , kemudian cairan menyebar di atas permukaan padat, menutupinya dengan film tipis (misalnya, minyak tanah di permukaan kaca), - kita punya pembasahan lengkap(pada kasus ini θ =0).

Jika sebuah σ 12 >σ 13 +σ 23 , kemudian cairan menyusut menjadi setetes bola, dalam batas yang hanya memiliki satu titik kontak dengannya (misalnya, setetes air di permukaan parafin), - kita miliki lengkap tanpa pembasahan(pada kasus ini θ =π).

Pembasahan dan tidak pembasahan adalah konsep relatif, mis. Cairan yang membasahi satu permukaan padat tidak membasahi yang lain. Misalnya, air membasahi gelas tetapi tidak membasahi parafin; Merkuri tidak membasahi kaca, tetapi membasahi permukaan logam yang bersih.

Fenomena pembasahan dan tidak pembasahan sangat penting dalam teknologi. Misalnya, dalam metode pengayaan flotasi bijih (pemisahan bijih dari batuan sisa), bijih yang dihancurkan halus dikocok dalam cairan yang membasahi batuan sisa dan tidak membasahi bijih. Udara dihembuskan melalui campuran ini, dan kemudian mengendap. Pada saat yang sama, partikel batuan yang dibasahi dengan cairan tenggelam ke dasar, dan butiran mineral "menempel" pada gelembung udara dan mengapung ke permukaan cairan. Saat memproses logam, mereka dibasahi dengan cairan khusus, yang memfasilitasi dan mempercepat perawatan permukaan.

Dalam konstruksi, fenomena pembasahan penting untuk persiapan campuran cair (dempul, dempul, mortar untuk meletakkan batu bata dan menyiapkan beton). Adalah perlu bahwa campuran cairan ini membasahi dengan baik permukaan struktur bangunan tempat mereka diterapkan. Saat memilih komponen campuran, tidak hanya sudut kontak untuk pasangan permukaan campuran yang diperhitungkan, tetapi juga sifat aktif permukaan komponen cair.

Anda melihat manifestasinya setiap kali Anda melihat air menetes perlahan dari keran. Lapisan air muncul dari keran dan mulai meregang, seperti cangkang karet tipis, di bawah berat cairan yang terkandung di dalamnya. Film ini, yang melekat pada bukaan faucet, secara bertahap memanjang hingga beratnya tiba-tiba menjadi terlalu besar. Film, bagaimanapun, tidak pecah, karena pemotong akan pecah jika kelebihan beban. Sebaliknya, itu "meluncur" dari tulang ekor keran dan, seolah-olah merangkul sedikit air, membentuk tetesan yang jatuh bebas. Tidak diragukan lagi, Anda telah mengamati lebih dari sekali bahwa tetesan yang jatuh berbentuk hampir bulat. Jika tidak ada kekuatan eksternal, mereka akan benar-benar bulat. Apa yang Anda amati adalah salah satu manifestasi dari kemampuan air yang tidak biasa untuk "berkontraksi", "memadat sendiri", atau, dengan kata lain, kemampuannya untuk kohesi (kohesi). Setetes air yang menetes dari keran berkontraksi menjadi bola kecil, dan dari semua benda geometris yang mungkin, bola memiliki luas permukaan terkecil untuk volume tertentu.

Karena adhesi, tegangan terbentuk di permukaan air, dan untuk memecahkan permukaan air, diperlukan kekuatan fisik, dan, anehnya, cukup banyak. Permukaan air yang tidak terganggu dapat menampung benda-benda yang jauh "lebih berat" daripada air, seperti jarum baja atau silet, atau beberapa serangga yang meluncur di air seolah-olah itu bukan cairan, tetapi benda padat.

Dari semua cairan kecuali merkuri, air memiliki tegangan permukaan tertinggi.

Di dalam cairan, daya tarik molekul satu sama lain seimbang. Tapi tidak di permukaan. Molekul air yang terletak lebih dalam menarik molekul paling atas ke bawah. Oleh karena itu, setetes air, seolah-olah, cenderung menyusut sebanyak mungkin. Itu ditarik bersama oleh kekuatan tegangan permukaan.

Fisikawan menghitung dengan tepat berat mana yang harus digantungkan dari kolom air setebal tiga sentimeter untuk memecahkannya. Beratnya akan membutuhkan yang besar - lebih dari seratus ton! Tapi ini saat airnya sangat bersih. Tidak ada air seperti itu di alam. Selalu ada sesuatu di dalamnya. Biarkan setidaknya sedikit, tetapi zat asing memutuskan tautan dalam rantai molekul air yang kuat, dan gaya kohesif di antara mereka berkurang.

Jika tetesan air raksa diteteskan ke piring kaca, dan tetesan air ke piring parafin, maka tetesan yang sangat kecil akan berbentuk bola, sedangkan yang lebih besar akan sedikit diratakan oleh gravitasi.

Fenomena ini dijelaskan oleh fakta bahwa antara merkuri dan kaca, serta antara parafin dan air, timbul gaya tarik menarik (adhesi) yang lebih kecil daripada antara molekul itu sendiri (kohesi). Ketika air bersentuhan dengan kaca bersih, dan merkuri dengan pelat logam, kami mengamati distribusi yang hampir seragam dari kedua zat pada pelat, karena gaya tarik antara molekul kaca dan air, molekul logam dan merkuri lebih besar daripada gaya tarik antara molekul kaca dan air. molekul individu air dan merkuri. Fenomena ini, ketika cairan didistribusikan secara merata di permukaan padatan, disebut pembasahan. Ini berarti bahwa air membasahi gelas yang bersih, tetapi tidak membasahi parafin. Keterbasahan dalam kasus tertentu dapat menunjukkan tingkat kontaminasi permukaan. Misalnya, pada piring yang dicuci bersih (porselen, faience), air menyebar dalam lapisan yang rata, dalam labu yang dicuci bersih dindingnya tertutup air secara merata, tetapi jika air di permukaan berbentuk tetesan, ini menunjukkan bahwa permukaan piring ditutupi dengan lapisan tipis zat yang tidak membasahi air , paling sering lemak.