ความแตกต่างที่สำคัญ – แรงตึงผิวเทียบกับการกระทำของเส้นเลือดฝอย
แรงตึงผิวและการกระทำของเส้นเลือดฝอยเป็นคุณสมบัติทางกายภาพของสารเหลว เป็นคุณสมบัติมหภาคของของเหลว ความแตกต่างที่สำคัญระหว่างแรงตึงผิวและการกระทำของเส้นเลือดฝอยคือ ความตึงผิววัดจากแรงที่กระทำต่อความยาวหนึ่งของของเหลวที่กำหนดโดยหน่วย N/m (นิวตันต่อเมตร) ในขณะที่การกระทำของเส้นเลือดฝอยวัดเป็นความสูงของคอลัมน์ของเหลว ที่ถูกดึงขึ้น เทียบกับแรงโน้มถ่วงที่กำหนดโดยหน่วย m (เมตร)
แรงตึงผิวคืออะไร
แรงตึงผิวเป็นปรากฏการณ์ที่พื้นผิวของของเหลวซึ่งของเหลวสัมผัสกับแก๊สจะทำหน้าที่เหมือนแผ่นยางยืดบางคำว่าแรงตึงผิวจะใช้เมื่อของเหลวสัมผัสกับแก๊สเท่านั้น (เช่น เมื่อเปิดสู่บรรยากาศปกติ) คำว่า "ความตึงของอินเทอร์เฟซ" ใช้สำหรับชั้นระหว่างของเหลวสองชนิด
แรงดึงดูดระหว่างสารเคมีหลายชนิดทำให้โมเลกุลของของเหลวรวมตัวกัน โมเลกุลของของเหลวในพื้นผิวของของเหลวถูกดึงดูดโดยโมเลกุลที่อยู่ตรงกลางของของเหลว นี่คือประเภทของความสามัคคี แต่แรงดึงดูดระหว่างโมเลกุลของเหลวและโมเลกุลของอากาศ (หรือแรงยึดติด) นั้นไม่สำคัญ ดังนั้นชั้นผิวของโมเลกุลของเหลวนี้จึงทำหน้าที่เป็นเมมเบรนยืดหยุ่น ชั้นผิวของโมเลกุลของเหลวอยู่ภายใต้แรงตึงเนื่องจากไม่มีแรงดึงดูดเพียงพอที่จะสร้างสมดุลให้กับแรงยึดเหนี่ยวที่กระทำต่อพวกมัน สภาวะนี้จึงเรียกว่าแรงตึงผิว
รูปที่ 01: แรงดึงดูดต่อโมเลกุลของเหลวในพื้นผิวของของเหลว
สูตรคำนวณแรงตึงผิว
แรงตึงผิว (γ)=F/d
ในที่นี้ F คือแรงพื้นผิว และ d คือความยาวที่แรงพื้นผิวกระทำต่อ ดังนั้น การวัดแรงตึงผิวจึงถูกกำหนดโดยหน่วย N/m (นิวตันต่อเมตร) ซึ่งเป็นหน่วย SI สำหรับการวัดแรงตึงผิว
เส้นเลือดฝอยคืออะไร
การกระทำของเส้นเลือดฝอยคือความสามารถของของเหลวที่ไหลในพื้นที่แคบ ๆ โดยไม่ได้รับความช่วยเหลือหรือต่อต้านแรงภายนอกเช่นแรงโน้มถ่วง สามารถสังเกตได้ว่าเป็นของเหลวที่ไหลผ่านท่อเส้นเลือดฝอยในทิศทางขึ้น
การกระทำของเส้นเลือดฝอยเกิดขึ้นเนื่องจากแรงระหว่างโมเลกุลระหว่างโมเลกุลของเหลวกับพื้นผิวของหลอดเส้นเลือดฝอย ดังนั้นจึงเกิดขึ้นเนื่องจากแรงยึดเกาะ เมื่อเส้นผ่านศูนย์กลางของท่อมีขนาดเล็กเพียงพอ ของเหลวจะไหลผ่านท่อเนื่องจากทั้งแรงยึดเกาะและแรงยึดเหนี่ยวแรงยึดเหนี่ยว (แรงดึงดูดระหว่างโมเลกุลที่คล้ายคลึงกัน) ทำให้โมเลกุลถูกดึงขึ้นด้านบน
เมื่อวางหลอดเส้นเลือดฝอยในของเหลว จะเกิดวงเดือนที่ขอบหลอด จากนั้น เนื่องจากแรงยึดเกาะระหว่างโมเลกุลของเหลวกับผนังของท่อ ของเหลวจะถูกดึงขึ้นจนกระทั่งแรงโน้มถ่วงกระทำต่อปริมาณของเหลวนั้นเพียงพอที่จะเอาชนะแรงยึดเกาะ จากนั้นโมเลกุลของของเหลวจะถูกดึงขึ้นเนื่องจากการเกาะติดกัน
รูปที่ 02: Capillary Action – a Model
การทำงานของเส้นเลือดฝอยเป็นเรื่องปกติในหมู่พืช เรือไซเลมเป็นหลอดเส้นเลือดฝอยที่สามารถดึงน้ำที่มีสารอาหารที่ละลายอยู่ด้านบน ตอบสนองความต้องการน้ำและธาตุอาหารของกิ่งและใบของพืชขนาดใหญ่
ความสัมพันธ์ระหว่างแรงตึงผิวกับการกระทำของเส้นเลือดฝอยคืออะไร
การกระทำของเส้นเลือดฝอยสร้างคอลัมน์ของเหลวในหลอดเส้นเลือดฝอย ความสูงของคอลัมน์ของเหลวสามารถกำหนดได้จากสมการด้านล่าง
สูตรคำนวณความสูงของคอลัมน์ของเหลว
h=2γcosθ / ρgr
ในนี้
- h คือความสูงของคอลัมน์ของเหลว
- γ คือแรงตึงผิวของของเหลว (หน่วยคือ N/m),
- θ คือมุมสัมผัสระหว่างของเหลวกับผนังของท่อ
- ρ คือความหนาแน่นของของเหลว g คือความเร่งเนื่องจากแรงโน้มถ่วง (หน่วยคือ Kg/m3),
- r คือรัศมีของท่อ (ม.).
แรงตึงผิวและการกระทำของเส้นเลือดฝอยต่างกันอย่างไร
ความตึงผิวเทียบกับการกระทำของเส้นเลือดฝอย |
|
| แรงตึงผิวเป็นปรากฏการณ์ที่พื้นผิวของของเหลวซึ่งของเหลวสัมผัสกับแก๊สจะทำหน้าที่เหมือนแผ่นยางยืดบางๆ | การกระทำของเส้นเลือดฝอยคือความสามารถของของเหลวที่ไหลในพื้นที่แคบ ๆ โดยไม่ได้รับความช่วยเหลือหรือแม้แต่ต่อต้านแรงภายนอกเช่นแรงโน้มถ่วง |
| ทฤษฎี | |
| แรงตึงผิวคือแรงบนพื้นผิวของของเหลวที่สัมผัสกับอากาศ | การกระทำของเส้นเลือดฝอยคือการไหลของของเหลวกับแรงภายนอกโดยไม่ได้รับความช่วยเหลือใดๆ |
| การวัด | |
| แรงตึงผิววัดจากแรงที่กระทำต่อความยาวหนึ่งของของเหลวที่กำหนดโดยหน่วย N/m (นิวตันต่อเมตร) | การกระทำของเส้นเลือดฝอยวัดจากความสูงของคอลัมน์ของเหลวที่ดึงขึ้น เทียบกับแรงโน้มถ่วงที่กำหนดโดยหน่วย m (เมตร) |
สรุป – แรงตึงผิวเทียบกับการกระทำของเส้นเลือดฝอย
แรงตึงผิวและการกระทำของเส้นเลือดฝอยเป็นคุณสมบัติทางจุลทรรศน์ของของเหลวสองประเภท ความแตกต่างระหว่างแรงตึงผิวและการกระทำของเส้นเลือดฝอยคือ ความตึงผิววัดจากแรงที่กระทำต่อความยาวหนึ่งของของเหลวที่กำหนดโดยหน่วย N/m (นิวตันต่อเมตร) ส่วนการกระทำของเส้นเลือดฝอยจะวัดจากความสูงของคอลัมน์ของเหลวที่ ถูกดึงขึ้น เทียบกับแรงโน้มถ่วงที่กำหนดโดยหน่วย m (เมตร)