PEMATUHAN FIZIKAL: APA ITU DAN CONTOH - FIZIKAL - 2026

Yang melekat fizikal adalah mengikat antara dua atau lebih permukaan bahan yang sama atau bahan yang berbeza ketika dihubungi. Ia dihasilkan oleh daya tarikan Van der Waals dan oleh interaksi elektrostatik yang wujud antara molekul dan atom bahan.

Kekuatan Van der Waals terdapat dalam semua bahan, menarik, dan berasal dari interaksi atom dan molekul. Kekuatan Van der Waals disebabkan oleh dipol yang disebabkan atau kekal yang diciptakan dalam molekul oleh medan elektrik molekul tetangga; atau oleh dipol seketika elektron di sekitar inti atom.

Tiga M&M terpaku

Interaksi elektrostatik didasarkan pada pembentukan lapisan berganda elektrik apabila dua bahan bersentuhan. Interaksi ini menghasilkan daya tarikan elektrostatik antara dua bahan, dengan menukar elektron, yang disebut gaya Coulomb.

Pematuhan fizikal menyebabkan cecair melekat pada permukaan di mana ia bersandar. Contohnya, apabila air diletakkan di atas kaca, lapisan tipis dan seragam terbentuk di permukaan kerana daya lekatan antara air dan kaca. Kekuatan ini bertindak antara molekul kaca dan molekul air, menjaga air di permukaan gelas.

Apakah kepatuhan fizikal?

Pematuhan fizikal adalah sifat permukaan bahan yang membolehkan mereka tetap bersama ketika bersentuhan. Ia berkaitan secara langsung dengan tenaga bebas permukaan (ΔE) untuk kes lekatan pepejal-cecair.

Dalam kes lekatan cecair-cecair atau cecair-gas, tenaga bebas permukaan disebut tegangan antara muka atau permukaan.

Tenaga bebas permukaan adalah tenaga yang diperlukan untuk menghasilkan satuan luas permukaan bahan. Dari tenaga bebas permukaan dua bahan, kerja lekatan (kepatuhan) dapat dikira.

Kerja adhesi didefinisikan sebagai jumlah tenaga yang dibekalkan ke sistem untuk memecahkan antara muka dan membuat dua permukaan baru.

Semakin besar kerja lekatan, semakin besar daya tahan terhadap pemisahan kedua permukaan. Kerja adhesi mengukur daya tarikan antara dua bahan yang berbeza ketika bersentuhan.

Persamaan

Tenaga bebas pemisahan dua bahan, 1 dan 2, sama dengan perbezaan antara tenaga bebas selepas pemisahan ( _akhir γ ) dan tenaga bebas sebelum pemisahan ( _awal γ ).

ΔE = W ₁₂ = _akhir γ - _awal γ = γ ₁ + γ ₂ - γ ₁₂

γ ₁ = tenaga bebas permukaan bahan 1

γ ₂ = tenaga bebas permukaan bahan 2

Kuantiti W ₁₂ adalah kerja lekatan yang mengukur kekuatan lekatan bahan.

γ ₁₂ = tenaga bebas antara muka

Apabila lekatan antara bahan pepejal dan bahan cecair, kerja lekatan adalah:

W _SL = γ _S + γ _LV - γ _SL

γ _S = tenaga bebas permukaan pepejal dalam keseimbangan dengan wapnya sendiri

γ _LV = tenaga bebas permukaan cecair dalam keseimbangan dengan wap

W _SL = kerja lekatan antara bahan pepejal dan cecair

γ ₁₂ = tenaga bebas antara muka

Persamaan ditulis sebagai fungsi tekanan keseimbangan (π _equil ) yang mengukur daya per unit panjang molekul-molekul yang terserap di antara muka.

π _sama = γ _S - γ _SV

γ _SV = tenaga bebas permukaan pepejal dalam keseimbangan dengan wap

W _SL = π _sama + γ _SV + γ _LV - γ _SL

Menggantikan γ _SV - γ _SL = γ _LV cos θ _C dalam persamaan yang kita perolehi

W _SL = π _equil + γ _SL (1 + cos θ _C )

θ _C adalah sudut hubungan keseimbangan antara permukaan pepejal, setitik cecair, dan wap.

Sudut hubungan tiga fasa, cecair pepejal dan gas.

Persamaan mengukur kerja lekatan antara permukaan padat dan permukaan cair kerana daya lekatan antara molekul di kedua permukaan.

Contoh

Genggaman tayar

Cengkaman fizikal adalah ciri penting untuk menilai kecekapan dan keselamatan tayar. Tanpa cengkaman yang baik, ban tidak dapat mempercepat, mengerem kendaraan, atau dikemudikan dari satu tempat ke tempat lain, dan keselamatan pemandu dapat terganggu.

Lekapan tayar disebabkan oleh daya geseran antara permukaan tayar dan permukaan turapan. Keselamatan dan kecekapan yang tinggi akan bergantung pada kepatuhan pada permukaan yang berbeza, baik kasar dan licin, dan dalam keadaan atmosfera yang berbeza.

Atas sebab ini, setiap hari kejuruteraan automotif maju dalam mendapatkan reka bentuk tayar yang sesuai yang membolehkan lekatan yang baik walaupun pada permukaan basah.

Lekapan plat kaca yang digilap

Apabila dua plat kaca yang digilap dan dibasahi bersentuhan, mereka mengalami kepatuhan fizikal yang diperhatikan dalam usaha yang mesti diterapkan untuk mengatasi rintangan pemisahan plat.

Molekul air mengikat molekul plat atas dan juga melekat pada plat bawah yang menghalang kedua-dua plat berpisah.

Molekul air mempunyai kohesi yang kuat antara satu sama lain tetapi juga menunjukkan lekatan kuat dengan molekul kaca kerana daya antara molekul.

Lekapan dua pinggan dengan cecair

Lekapan gigi

Contoh kepatuhan fizikal adalah plak gigi yang dilekatkan pada gigi yang biasanya diletakkan dalam rawatan pergigian pemulihan. Adhesi menampakkan dirinya di antara muka bahan pelekat dan struktur gigi.

Kecekapan dalam penempatan enamel dan dentin dalam tisu gigi, dan penggabungan struktur buatan seperti seramik dan polimer yang menggantikan struktur gigi, akan bergantung pada tahap kepatuhan bahan yang digunakan.

Lekapan simen pada struktur

Lekapan simen fizikal yang baik terhadap struktur bata, batu, batu atau keluli ditunjukkan dalam kapasiti tinggi untuk menyerap tenaga yang berasal dari daya normal dan tangen ke permukaan yang bergabung dengan simen dengan struktur, iaitu, di keupayaan tinggi untuk menanggung beban.

Untuk mendapatkan lekatan yang baik, apabila simen memenuhi struktur, perlu agar permukaan di mana simen diletakkan mempunyai penyerapan yang cukup dan permukaannya cukup kasar. Kekurangan kepatuhan mengakibatkan keretakan dan pelepasan bahan yang dilekatkan.

Rujukan

1. Lee, L H. Asas-asas Adhesi. New York: Plenium Press, 1991, hlm. 1-150.
2. Pocius, A V. Adhesives, Bab27. Mark JE. Buku Panduan Sifat Fizikal Polimer. New York: Springer, 2007, hlm. 479-486.
3. Israelachvili, J N. Daya antara molekul dan permukaan. San Diego, CA: Akademik Akhbar, 1992.
4. Hubungan antara daya lekatan dan geseran. Israelachvili, JN, Chen, You-Lung dan Yoshizawa, H. 11, 1994, Jurnal Sains dan Teknologi Adhesi, Jilid 8, hlm. 1231-1249.
5. Prinsip Kimia Koloid dan Permukaan. Hiemenz, PC dan Rajagopalan, R. New York: Marcel Dekker, Inc., 1997.