| Moleküller arasında kısa mesafede çekim kuvvetlerinin olduğu ve bu kuvvetler nedeniyle sıvı halin bulunduğu bilinmektedir. Yüzey ve ara yüzey gerilimi olgusu, bu kuvvetler aracılığıyla kolayca açıklanmaktadır. Sıvının iç kısmında bulunan moleküller, ortalama tüm yönlerden eşit kuvvetlerle çekilmektedir. Yüzeyde olanlar ise aşağıya doğru dengelenmemiş çekim kuvvetinin etkisi altındadır. Örneğin; sıvı-hava ara yüzeyi
Yüzey ve sıvının içerisindeki moleküller arasındaki çekim kuvveti
Bir çok molekül, sıvının iç kısmına doğru sıvının yüzeyini terk ettiği için, yüzey kendiliğinden daralmaya eğilimlidir. Bu nedenle, sıvı damlaları ve gaz kabarcıkları küre şeklini almaya eğilimlidir.
Çoğu sıvı için yüzey gerilimi sıcaklık artışıyla yaklaşık doğrusal olarak azalır ve moleküller arası kohezyon kuvvetleri sıfıra yaklaştığında, kritik sıcaklık bölgesinde çok küçük olur. Yüzey gerilimi ve sıcaklıkla ilgili çok sayıda empirik denklemler önerilmiştir. Bunlardan Ramsay ve Shields’inki
γ (Mx /d)2/3 = k(Tc-T-6) şeklindedir.
M: sıvının molar kütlesi,
Tc: kritik sıcaklık,
d: sıvının yoğunluğu, k:sbt,
x:sıvının assosiyasyon derecesi
Yüzey Gerilimlerinin Ölçülmesi
1-Kapiler yükselme metotu: Bu metot uygun bir şekilde yürütüldüğünde, yüzey gerilimlerini belirlemek için kullanılabilecek çok doğru bir metottur. Ölçümler yüzeyin distürbansını içermediği için, zamanla ortaya çıkan etkiler izlenebilir.
Sıvının dar kapilerde yükselmesi için,
|
γ= r.h.Δd.g /2.cosØ
Ø=0 için,
γ= ½. r.h.Δd.g olur.
Δd= dsıvı-dbuhar
|
Kapiler yükselme
|
Doğru bir çalışma için menisküs düzeltmesi yapmak gereklidir. Dar kapilerde menisküs yaklaşık olarak yarı küreseldir, bu nedenle
γ= ½. r.(h+r/3).Δd.g olur.
Pratikte, kapiler yükselme metodu değme açılarını ölçmedeki belirsizlik nedeniyle sadece değme açısı sıfır olduğunda kullanılır. Sıra ile yukarıdan aşağıya denge pozisyonuna ulaşmak için menisküs göz önüne alınarak, sıfır değme açısı kontrol edilebilir. İlerleyen ve geri çekilen değme açılarındaki farklılıklar nedeniyle, ölçülebilir bir değme açısıyla farklı denge durumları belirlenir (sayfa 132’ye bakın). Sulu karışımlar ve diğer çoğu sıvı için sıfır değme açısı, genellikle iyi temizlenmiş cam kapilerin kullanılmasıyla kolayca elde edilebilir.
Bu metot ile ilgili zorluk belli çapta kapiler tüp elde etmedir (Elipsliğin az olması önemli değil). Termometre tüpleri bu anlamda kullanışlıdır. Alternatif olarak kesit alanı tam olarak bilinen kapilerde, belirli bir düzeyde menisküs elde etmek için sıvı haznesi yüksekliği ayarlanabilir.
|
Farklı yarı çaplardaki kapilerler için kapiler yükselmedeki farklılığı ölçmek, böylece sıvı haznesinin düz yüzeyi ile referansı elimine etmek, kullanışlı bir varyasyondur. Çünkü:
γ= ½. r1.h1.Δd.g = ½. r2.h2.Δd.g
γ = Δd.g.r1.r2.Δh / 2(r1-r2) olur.
|
Diferansiyel kapiler yükselme aygıtı
|
|
