Skillnad mellan ytspänning och yt energi

Huvudskillnad - Ytspänning vs. Yta Energi

Ytspänning och yt energi är mätningar av intermolekylära krafter som utgör ett material. På grund av dessa intermolekylära krafter dras en flytande yta alltid inåt. Om man ska sträcka ytan måste man arbeta för att övervinna de intermolekylära krafterna. Spänningen på ytan av en vätska och den mängd arbete som krävs för att sträcka den ytan kan mätas: och dessa mätningar motsvarar ytspänningen och ytenergin. De huvudskillnad mellan ytspänning och ytenergi är det ytspänning mäter kraften per ytanhetens längd medan Ytenergi mäter mängden arbete som behöver göras per yta för att kunna sträcka den.

Vad är ytspänning

Tänk på ett prov av vätska i en behållare. Vätskan hålls samman av de sammanhängande intermolekylära krafterna mellan de molekyler som utgör vätskan. En molekyl inuti behållaren dras i alla riktningar av de andra molekylerna som omger den. Men om du överväger molekyler på överytan, drar molekylerna under dem fortfarande ner dem men det finns inga flytande molekyler ovanför dem för att dra dem uppåt. Detta innebär att det finns en netto nedåtgående kraft på dessa molekyler. Som ett resultat dras hela vätskans yta inåt. Det är denna inre kraft på ytorna som gör att vätskor bildar ungefär sfäriska droppar när de är fria.

Molekyler på ytan av en vätska utsätts för kohesiva krafter under dem. Detta gör att vätskeytor drar inåt.

Ytspänning gör att vatten bildar grovt sfäriska droppar.

Vätskans yta verkar som ett membran under spänning. Ytspänning  kan kvantifieras som kraften agerar per enhet längd  av ytan:

Här är kraften fungerar parallellt med vätskeytan och  är den längd över vilken kraften verkar. Tänk dig att dra en film av flytande och sträcka den. Detta visas i diagrammet nedan:

Ytspänning på en film av vätska

Här är kraften  drar på membranet som visas i mörkblå, sträcker den flytande filmen. Eftersom det finns två ytor i filmen (topp och bottenytor) är den totala längden . Det betyder att för den här filmen,

Vad är Surface Energy

På grund av de intermolekylära krafterna mellan molekyler måste arbetet ske på en yta för att sträcka den. Ytan får en mängd energi som är lika med det arbete som gjordes på ytan. Yta energi hänvisar till den mängd energi som krävs per enhet område för att sträcka den. För film av vätska ovan, anta att membranet dras genom ett avstånd . Sedan är arbetet gjort . Ökningen i ytans yta ges av . Så ytanergin ges av:

Skillnad mellan ytspänning och yt energi

Vad det mäter

Ytspänning mäter kraften applicerad parallellt med en yta applicerad per enhetslängd.

Yta energi mäter den energi som krävs per område för att skapa en ny yta.

Image Courtesy

"Wasser in Tropfen und an der Phasengrenze" av Användaren: Booyabazooka (eget arbete) [Public Domain], via Wikimedia Commons

"Detta diagram illustrerar den kraft som krävs för att öka ytan ..." av Rudolf.hellmuth (eget arbete) [CC BY-SA 3.0], via Wikimedia Commons (Modified)

"Vattendroppar på lotusblad" av aotaro (eget arbete) [CC BY 2.0], via flickr