Yüzey Gerilimi

[Sultan ŞAH]

Moleküller arasında kısa mesafede çekim kuvvetlerinin söz konusudur. Bu kuvvetler nedeniyle madde sıvı haldedir. Yüzey ve ara yüzey gerilimi tanımları, bu kuvvetler sayesinde açıklanmaktadır. Sıvının iç kısmında bulunan moleküller, ortalama tüm yönlerden eşit kuvvetlerle çekilmektedir. Yüzeyde olanlar ise aşağıya doğru dengelenmemiş çekim kuvvetinin etkisi altındadır. Bu olayı en iyi şekilde bir kabın içerisine doldurulmuş su ile açıklıyabiliriz. Kabın alt kısmındaki su molekülleri her yüzeyden eşit kuvvetle çekilirken yüzey kısmında sadece alt taraftaki kuvvetler tarafından çekilirler. Bu yüzden sıvının yüzeyi bir kabuk gibi görülür.



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


Kapiler yükselme metotu: Yüzey geriliminin tespiti için kullanılan en yaygın yöntemdir.

Aşağıdaki formül yardımı ile yüzey gerilimi bulunabilir.



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. Genellikle iyi temizlenmiş cam kapilerin kullanılmasıyla kolayca elde edilebilir