تعريف ظاهرة التوتر السطحي من الظواهر الفيزيائية التي تحدث بسبب وجود تماسك بين جزيئات الماء وبعضها، لأن الماء في هذه الحالة قد اكتسب قوة، وأصبح متماسكاً، وكثيرًا ما نرى هذه الظاهرة من حولنا ومن خلال تعويم بعض المكونات على سطح الماء وعدم غرقها ومن خلال هذا المقال على موقع الساعه سنستعرض ولكن بالتفصيل تفسير ظاهرة التوتر السطحي وبعض الأمثلة عليها.
تعريف ظاهرة التوتر السطحي
تعتبر ظاهرة التوتر السطحي من الظواهر التي تحدث في حالة الماء، حيث يتماسك الماء في الجزيئات، وذلك لوجود قوى التماسك فيه، وهي من الظواهر الفيزيائية التي نراها في كثير من حالات مختلفة، مثل تمشي بعض الحشرات على سطح الماء دون التعرض للغرق، أو تعويم بعض المكونات على سطح الماء، على الرغم من أنها مادة لا تطفو، و هذا عرضة للغرق. إذا واجهت ورأيت أيًا من هذه الأشياء، فاعلم أنها ظاهرة التوتر السطحي.
شرح ظاهرة التوتر السطحي
يمكن تفسير ظاهرة التوتر السطحي من وجهة نظر فيزيائية على أنها إحدى الظواهر التي تحدث نتيجة للتأثير القوي على قوى الشد التي تؤثر على جزيئات الماء، أو أي نوع من السوائل، وتتأثر تلك الجزيئات من جميع الاتجاهات، وفي هذه الحالة تلغي هذه الجزيئات بعضها البعض في هذا الوقت، هناك قوى أخرى من الأسفل وكذلك من الجوانب، لكنها تعمل على التأثير على بعض جزيئات الماء الأخرى الموجودة على سطح الماء، وفي هذه الحالة يظهر سطح الماء على شكل غشاء مرن، لأنه يتمدد باتجاه القاع.
يمكن أيضًا تفسير ظاهرة التوتر السطحي على أنها إحدى الظواهر التي تنتج عن اكتساب الماء نفس الشكل الخاص للحاوية التي تم الاحتفاظ بها، نتيجة تأثر جزيئاته بقوى التماسك، وكذلك قوى الالتصاق، وكذلك قوى الجذب، وفي هذه الحالة تساعد هذه القوى في اكتساب الماء قوى كبيرة في التماسك بين جزيئاته، وفي هذه الحالة يحدث التوتر السطحي.
العوامل المساهمة في ظاهرة التوتر السطحي
هناك العديد من العوامل المختلفة التي تؤثر بشكل كبير على حدوث ظاهرة التوتر السطحي والتي تختلف من حالة إلى أخرى، ومن هذه العوامل ما يلي:
1- درجات حرارة منخفضة
يعتبر انخفاض درجة الحرارة من الأمور التي تساعد على ظاهرة التوتر السطحي، لأن درجة الحرارة يمكن أن تؤثر على العلاقة العكسية. السطح، وهلم جرا.
2- مادة سائلة
كما أن نوع السائل أو المادة في تركيبته من الأشياء التي تساعد بشكل كبير في حدوث هذه الظاهرة. يمكن أن يكون السائل الكحولي أقل وضوحًا في القطرات من الماء، أما بالنسبة للماء فهو ملاحظ عليه، أما الزئبق فيمكن ملاحظة أن القطرات تأخذ شكلاً كرويًا على عكس الماء، وبالتالي فإن نوع السائل له تأثير كبير في حدوث ظاهرة التوتر السطحي.
أمثلة على التوتر السطحي
هناك العديد من الأمثلة المختلفة التي يمكن رؤيتها بشكل يومي والتي تمثل ظاهرة التوتر السطحي والتي تحدث كثيرًا من حولنا، ومن بين تلك الأمثلة ما يلي:
- تمشي أنواع كثيرة من الحشرات على الماء أو على العديد من السوائل المختلفة دون أن تتعرض للغرق، على الرغم من صغر حجمها ووزنها.
- في حالة أن السائل يتخذ شكل الحاوية التي يوضع فيها، فهذه إحدى الظواهر التي نراها كثيرًا من حولنا.
- كما أن احتمال طفو بعض القطع المعدنية على سطح السائل دون التعرض للغرق أو الاستقرار في قاع السائل رغم خفة وزنها هو أحد الأمثلة على ظاهرة التوتر السطحي.
- ونجد هذه الظاهرة أيضًا في بعض قطرات الماء التي تكتسب شكلًا دائريًا أو كرويًا، وهذا أيضًا أحد أمثلةها.
- في حالة تعرض الماء لبعض المواد المصنوعة من النايلون أو الشمع، في هذه الحالة لا تتعرض هذه المواد للبلل، وذلك لوجود فرق كبير بين قوى الجذب في السطح وتلك الموجودة في الماء.
- ومن أمثلة ذلك فقاعات الصابون التي تتكون في حالة خلط الماء بالمنظفات، في حالة خلطها أو تقليبها، وتكونت تلك الفقاعات، وهذا أيضًا من أمثلة التوتر السطحي.
كيفية قياس ظاهرة التوتر السطحي
أما بالنسبة للطريقة التي يمكن بها قياس التوتر السطحي، فهناك طريقتان يمكن استخدامهما في القياس، من بينها طريقة التنقيط، أما الطريقة الأخرى فيسمى بالطريقة الشعرية، وهي من خلال الأنابيب الشعرية، والتي تعتمد بشكل كبير على القانون الرياضي (h + 1 / 3r) dgr 2 1 = t)، وهو من خلال اعتبار الحرف t ظاهرة التوتر السطحي، بينما الحرف r يرمز إلى نصف قطر الأنبوب، والحرف d هي كثافة السائل المراد قياسه، وإما أن الحرف g يرمز إلى التسارع الناتج عن الجاذبية.