Yüzey Gerilimi Nedir?
Yüzey gerilimi (\(\gamma\)), bir sıvının yüzeyinde etki eden ve birim uzunluk başına düşen kohezyon kuvvetidir; sıvının gerilmiş esnek bir zar gibi davranmasını sağlar. Küçük böceklerin su üzerinde yürüyebilmesinin ve damlaların küre biçimi almasının nedeni de budur. Bu hesaplama aracı, yüzey gerilimini klasik Wilhelmy plakası / Du Noüy halkası tipi ölçüme dayanarak belirler; burada bilinen bir kuvvet, \(L\) uzunluğundaki bir tele ya da plakaya tutunan sıvı filmini çeker.
Formülün Açıklaması
Kullanılan denklem şu şekildedir:
$$\gamma = \frac{\text{Force (N)}}{2 \times \text{Wetted Length (m)}}$$
Burada \(F\), sıvı filmini telden ayırmak için gereken maksimum kuvvettir (newton cinsinden); \(L\) ise ıslanan uzunluktur (metre cinsinden). 2 katsayısı, sabun filmi gibi bir tabakanın iki yüzeyi olmasından kaynaklanır — biri ön, biri arka — ve her ikisi de tele kuvvet uygular. Sonuç metre başına newton (N/m) cinsindendir; 1000 ile çarpıldığında ise sıvı özellikleri tablolarında yaygın olarak kullanılan birim olan metre başına milinewton (mN/m) elde edilir.
Bu Aracı Nasıl Kullanırsınız?
Ölçülen kuvveti newton cinsinden, telin veya plakanın ıslanan uzunluğunu metre cinsinden girin ve yüzey gerilimini okuyun. Örneğin oda sıcaklığındaki suyun yüzey gerilimi yaklaşık 0,072 N/m (72 mN/m) değerindedir.
Çözümlü Örnek
Diyelim ki ıslanan uzunluğu \(L = 0{,}5\ \text{m}\) olan bir tel, ölçülen kuvveti \(F = 0{,}072\ \text{N}\) olan bir sıvı filmini taşıyor. Bu durumda
$$\gamma = \frac{0{,}072}{2 \times 0{,}5} = \frac{0{,}072}{1} = 0{,}072\ \text{N/m}$$
yani 72 mN/m olur — bu da saf suyun değeriyle örtüşür.
Sıkça Sorulan Sorular
Neden \(L\) yerine \(2L\)'ye bölüyoruz? Serbest bir sıvı filmi, teli iki yüzeyle sararak geçer; dolayısıyla toplam temas uzunluğu, tel uzunluğunun iki katıdır.
Hangi birimleri kullanmalıyım? Kuvvet newton, uzunluk metre cinsinden girildiğinde \(\gamma\) değeri N/m olarak çıkar. Araç, kolaylık olsun diye sonucu mN/m cinsinden de gösterir.
Sıcaklığın etkisi var mı? Evet — sıcaklık arttıkça yüzey gerilimi azalır; bu nedenle her ölçümün yanında sıcaklığı da belirtmek gerekir.
