Virsmas spraigums un adhēzija

- [Aizkadra balss] Ja tu paņemtu glāzi ūdens un adatu,

un tu paņemtu šo adatu un ļoti uzmanīgi,

ļoti uzmanīgi noliktu to uz ūdens, tā tur paliktu,

un ne tāpēc, ka tā peldētu.

Šī adata nepeldētu uz ūdens.

Šī adata ir blīvāka par ūdeni,

un mēs zinām, ka, ja tā ir blīvāka, tai vajadzētu nogrimt.

Tātad tā nepeld.

Vispār tā vienkārši atrodas uz virsmas,

jo pastāv virsmas spraigums.

Ūdens ir šķidrums, kuram var būt

ievērojams virsmas spraigums,

un tu zini, ka tas ir virsmas spraigums, jo,

ja tu pieliktu nelielu spēku virzienā uz leju,

pārraujot virsmas spraigumu,

vai pastumjot adatu tieši zem virsmas,

tad tā nogrimtu.

Tā nogrimtu kā akmens

un uzreiz nokristu krūzes dibenā.

Kāpēc ūdenim ir šī virsmas spraiguma īpašība?

Tas ir saistīts ar faktu, ka ūdens molekulas

šajā šķidrumā pievelkas viena otrai.

Šī ūdens molekula var veidot ūdeņraža saites

ar citām ūdens molekulām sev apkārt,

un tā tiek vilkta to virzienā, un tam ir savs termins.

Mēs to saucam par kohēziju.

Fakts, ka ūdens molekulas un citas šķidruma molekulas

pievelkas viena otrai, tiek saukts par kohēziju.

Bet kāds tam sakars ar virsmas spraigumu?

Būtība ir tāda, ka šīs ūdens molekulas

gribētu grupēties kopā.

Tās grib grupēties, ja vien var.

Ko darītu šī ūdens molekula?

Es domāju, kurā virzienā tā dosies?

Kā tā izvēlas, ar kuru grupēties?

Tā ir problēma.

Šeit, šķidruma iekšienē, tā nevar izlemt,

vai citiem vārdiem sakot, pieņemsim,

ka tā tiek vilkta šīs molekulas virzienā.

Bet to velk arī pa kreisi visas šīs molekulas,

un šī viena velk to atpakaļ sākotnējā stāvoklī.

Šī velk to atpakaļ sākotnējā stāvoklī,

jo spēkam būs komponente,

kas būs vērsta tās sākotnējā stāvokļa virzienā,

tāpat kā šai pa kreisi.

Tātad tām ir ierobežojumi.

Šīm molekulām šeit, šķidruma iekšienē,

apkārt ir pārāk daudz citu ūdens molekulu,

kas nosaka, kur tām jāatrodas,

jo, ja tās mēģinātu pārvietoties,

tās tiktu vilktas atpakaļ uz šo vietu.

Tomēr uz virsmas

virs tām nav ūdens molekulu.

Tās ir brīvākas.

Tām ir mazāk ierobežojumu.

Tas ļauj šīm ūdens molekulām uz virsmas

nedaudz labāk grupēties,

veidot stiprākas, ciešākas saites, blīvāk izvietoties uz virsmas

tādā veidā, ka tās rada spraigumu,

kas nav sastopams šķidruma iekšienē.

Jā, šīs ūdens molekulas dziļāk

neļaus tām vienkārši sagrupēties

vienā lielā kopā centrā,

bet, tā kā tām ir mazāk ierobežojumu,

tās var veidot šīs ciešākās saites šeit, uz virsmas,

un tas ļauj tam noturēt spiedienu no augšas.

Tas ļauj noturēt noteiktu svaru,

kas ļauj adatai atrasties uz virsmas.

Daži praktiski pielietojumi, viens klīnisks.

Ja urīnā ir žults,

tās klātbūtni var noteikt, jo tā samazina

urīna virsmas spraigumu.

Tas dod testu, lai pārbaudītu, vai aknas

pārstrādā vielas tā, kā vajadzētu.

Vēl viens pielietojums ir, ja tu dodies pārgājienā,

un atrodies teltī.

Līst lietus, un uz telts krīt lietus lāses.

Lielākā daļa telšu neļaus ūdenim sūkties cauri,

bet tev radīsies kārdinājums.

Tu sēdēsi teltī.

Un tu nodomāsi: "Izskatās forši!",

un tu tai pieskarsies,

bet tev nevajadzētu tai pieskarties,

jo, tiklīdz tu tai pieskarsies,

tu vari pārraut virsmas spraigumu,

un, kad virsmas spraigums ir pārrauts,

ūdens pilēs tavā teltī

no tās vietas, kurai tu pieskāries,

un, visticamāk, tev nebūs laba nakts.

Tāpēc pretojies vēlmei pārraut virsmas spraigumu

uz savas telts, ja ārā līst.

Un, kad tu mazgā rokas, kad mēs lietojam mazgāšanas līdzekļus.

Ja tu mazgātu rokas tikai ar parastu ūdeni

un tas arī viss, dažreiz virsmas spraigums ir pārāk liels.

Šīs ūdens molekulas ir pārāk saistītas viena ar otru.

Tās veido pārāk lielu kopu.

Tā neizskatās.

Tā izskatās pilnīgi gluda, bet mikroskopiskā līmenī,

ūdens nav tik izkliedēts, kāds tas varētu būt.

Tas veido šīs kopas, jo ūdenim piemīt kohēzija,

un tas savienojas, bet, ja tu pievieno nedaudz ziepju

šim scenārijam, tās pārrauj virsmas spraigumu.

Tās samazina virsmas spraigumu,

kas nozīmē, ka šīs ūdens molekulas

vairs tik ļoti negrupējas,

un, ja tās negrupējas,

tās var iekļūt mazās plaisās,

kas iztīra netīrumus no tavām rokām,

un šis ūdens spēj labāk iespiesties

mazākajās plaisās un nokļūt tur, kur tam nepieciešams.

Virsmas spraigums ir kohēzijas dēļ

starp ūdens molekulām uz šķidruma virsmas,

bet ūdens molekulas nepievelkas tikai viena otrai.

Vispār tās pievelkas arī traukam,

un citiem materiāliem, un to sauc par adhēziju.

Fakts, ka ūdens molekulas

pievelkas arī citiem materiāliem, tiek saukts par adhēziju.

Notiek tas, ka šī ūdens molekula

nepievelkas tikai citām ūdens molekulām,

tā pievelkas pie sienas,

un šīs ūdens molekulas nedaudz uzkāpj pa sienu.

Tāpēc tu redzēsi,

ka, piepildot trauku ar ūdeni,

vai mērot šķidruma daudzumu mazā biretē,

virsma nav pilnīgi līdzena.

Vispār tā veido šādu formu.

Šis ir pārspīlēti, bet malas būs

nedaudz augstāk nekā vidus.

Tāpēc, veicot mērījumus, jābūt uzmanīgam.

To parasti sauc par menisku,

un to izraisa adhēzija,

ūdens molekulu pievilkšanās

traukam, kurā tas atrodas.

Šis adhēzijas spēks ir svarīgs.

Tas izraisa tā saukto kapilāro parādību.

Ļauj man šo nodzēst.

Ja tev ir trauks ar šķidrumu, teiksim, ūdeni,

un tu paņemtu citu trauku.

Tu to ieliec šeit kā salmiņu.

Ja tu to vienkārši ieliec iekšā, tu redzēsi, ka,

tā kā šķidrums pievelkas pie sienām

šī iekšējā trauka, tas nepaliek šajā līmenī,

tas pacelsies augstāk.

Tas paceļas nedaudz virs

ūdens virsmas līmeņa.

Un, ja tu paņemtu caurulīti ar vēl mazāku diametru

un ieliktu to iekšā, jo mazāka caurulīte,

jo lielāks šis efekts, un ūdens paceltos

vēl augstākā līmenī šajā caurulītē,

pateicoties adhēzijai ar šī trauka sienām.

Un šīs parādības nosaukums ir kapilārā parādība,

kas ir svarīga dažādos bioloģiskos

un nebioloģiskos piemēros, kur šķidruma kustībai

palīdz daļēja pievilkšanās pie sienām

traukam vai caurulei, kurā tas plūst.