KETEGANGAN ANTARA MUKA: DEFINISI, PERSAMAAN, UNIT DAN UKURAN - FIZIKAL - 2025

The ketegangan antara muka (γ) adalah daya bersih per unit panjang yang dikenakan ke atas permukaan sentuhan antara fasa (pepejal atau cecair) dan satu lagi (pepejal, cecair atau gas). Daya bersih menegak ke permukaan sentuhan dan diarahkan ke bahagian dalam fasa.

Apabila salah satu fasa adalah gas, biasanya disebut tegangan permukaan. Fasa-fasa yang bersentuhan tidak dapat difahami, yakni tidak dapat larut bersama untuk membentuk jalan keluar. Kawasan hubungan antara fasa adalah permukaan pemisahan geometri yang disebut antara muka. Ketegangan antara muka disebabkan oleh daya intermolekul yang terdapat di antara muka.

Memaksa antara molekul cecair yang bersentuhan dengan udara

Ketegangan antara muka memainkan peranan penting dalam banyak fenomena dan proses antara muka seperti pengeluaran emulsi dan pengeluaran minyak.

Definisi

Sifat-sifat antara muka tidak sama dengan sifat-sifat di dalam fasa-fasa yang bersentuhan, kerana interaksi molekul yang berlainan dimanifestasikan kerana di wilayah tersebut terdapat molekul-molekul yang tergolong dalam satu fasa dan yang lain.

Molekul dalam fasa berinteraksi dengan molekul tetangga, yang mempunyai sifat serupa. Akibatnya, daya dalaman bersih adalah sifar kerana interaksi menarik dan tolak adalah sama dalam semua arah yang mungkin.

Molekul yang berada di permukaan antara dua fasa dikelilingi oleh molekul dari fasa yang sama tetapi juga oleh molekul yang berdekatan dari fasa yang lain.

Dalam kes ini, daya bersih tidak sifar, dan diarahkan ke arah dalaman fasa di mana terdapat interaksi yang lebih besar. Hasilnya adalah bahawa keadaan tenaga molekul di permukaan lebih besar daripada keadaan tenaga dalam fasa.

Daya bersih yang bertindak ke dalam per unit panjang sepanjang antara muka adalah ketegangan antara muka. Oleh kerana daya ini, molekul secara spontan cenderung untuk meminimumkan tenaga, meminimumkan luas permukaan bagi setiap unit isipadu.

Definisi berdasarkan kerja dan tenaga

Untuk menarik molekul dari dalam ke permukaan adalah perlu bahawa daya yang bertindak pada molekul melebihi daya jaring. Dengan kata lain, kerja diperlukan untuk meningkatkan permukaan antara muka.

Kekuatan yang diperlukan untuk meningkatkan wilayah antara muka. (https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Surface_growing.png)

Semakin besar daya intermolekul jaring, semakin besar kerja yang harus dilakukan dan semakin besar input tenaga. Untuk alasan ini, ketegangan antara muka juga didefinisikan sebagai fungsi kerja atau sebagai fungsi tenaga, seperti yang disebutkan di bawah:

Ketegangan antara muka adalah kerja yang diperlukan untuk membuat kawasan unit di antara muka. Begitu juga, ketegangan antara muka didefinisikan sebagai tenaga bebas yang diperlukan per unit kawasan yang dibuat.

Persamaan dan unit ketegangan antara muka

Persamaan tegangan antara muka sebagai fungsi daya intermolekul bersih adalah:

γ = F / 2l

Sebab mengapa ketegangan antara muka berkurang adalah kerana ketika suhu meningkat, tenaga kinetik meningkat disebabkan oleh peningkatan pergerakan termal molekul.

Pengukuran ketegangan antara muka

Terdapat pelbagai kaedah pengukuran eksperimen ketegangan antara muka, di antaranya yang paling sesuai dapat dipilih mengikut sifat ciri fasa yang bersentuhan dan keadaan eksperimen.

Kaedah ini merangkumi kaedah plat Wilhelmy, kaedah cincin Du Nouy, ​​kaedah penurunan loket, dan kaedah putaran putaran.

Kaedah plat Wilhelmy

Ini terdiri daripada mengukur daya ke bawah yang diberikan oleh permukaan fasa cair pada plat aluminium atau kaca. Daya bersih yang diberikan pada plat sama dengan berat ditambah dengan daya tegangan. Berat plat diperoleh dengan mikrobalance sensitif kilasan yang dilekatkan pada plat oleh peranti.

Kaedah cincin Du Nouy

Dalam kaedah ini, daya untuk memisahkan permukaan cincin logam dari permukaan cecair diukur memastikan bahawa sebelum mengukur, cincin itu benar-benar tenggelam dalam cecair. Daya pemisahan sama dengan ketegangan antara muka dan diukur menggunakan keseimbangan ketepatan tinggi.

Kaedah drop loket

Kaedah ini berdasarkan pada mengukur ubah bentuk titisan yang tergantung dari kapilari. Penurunan disimpan dalam keadaan seimbang semasa menggantung kerana daya tegangan sama dengan berat jatuhan.

Pemanjangan penurunan berkadar dengan berat penurunan. Kaedah ini berdasarkan pada menentukan panjang pemanjangan penurunan kerana beratnya.

Kaedah drop loket

Kaedah penurunan berpusing

Kaedah putaran putaran sangat berguna untuk mengukur ketegangan antara muka yang sangat rendah yang diterapkan pada proses pengeluaran emulsi dan mikroemulsi.

Ini terdiri daripada meletakkan setetes cecair yang kurang padat di dalam tiub kapilari yang diisi dengan cecair lain. Penurunan dikenakan daya sentrifugal kerana gerakan berputar, dengan kecepatan tinggi, yang memanjangkan penurunan pada sumbu dan menentang daya tarik.

Ketegangan antara muka diperoleh dari dimensi bentuk geometri titisan, cacat, dan kelajuan putaran.

Rujukan

1. Tadros, T F. Surfaktan Gunaan. Berkshire, UK: Wiley-VCH Verlag Gmbh & Co, 2005.
2. van Oss, C J. Angkatan Antara Kaum dalam Media Berair. Florida, AS: Taylor & Francis Group, 2006.
3. Rajah, L dan Teixeira, A A. Fizik Makanan: Sifat Fizikal - Pengukuran dan Aplikasi. Jerman: Springer, 2007.
4. Anton de Salager, R E. Ketegangan Antara Kaum. Mérida: FIRP - Universidad de los Andes, 2005.
5. Speight, J G. Buku Panduan Analisis Produk Petroleum. New Jersey, AS: Jhon Wiley & putra, 2015.
6. Adamson, AW and Gast, A P. Kimia Fizikal Permukaan. AS: John Wiley & Sons, Inc., 1997.
7. Blunt, M J. Aliran Multifasa dalam Media Permeable: Perspektif Skala Pore. Cambridge, UK: Cambridge University Press, 2017.