Yüzey gerilimi, sıvılar da gözlemlenen kohezyon özelliği sayesinde meydana gelir. Sıvının sınırında bulunan sıvı molekülleri iç kısımlardaki moleküller tarafından çekilir. Bu da çok sayıda molekülün sıvı içine gitmesini, az sayıda molekülün yüzeyde kalmasını sağlar. Bunun sonucunda birbirine daha sağlam tutunan moleküller yüzeyde dirençli ve esnek bir katman oluşturur. Bu olaya yüzey gerilimi denir.
Havada bulunan bir su damlası yüzey geriliminin etkisiyle küresel olur, çünkü yüzeysel gerilimin oluşturduğu etki sıvıyı en düşük yüzey alanına sahip olacak yapıya sokar, bu yapı da küresel bir yapıdır. Yer çekiminin etkisiyle küresel şekil hafifçe düzleşebilir.
Yüzey Gerilimine Etkiyen Faktörler
Yüzey gerilimini etkileyen faktörler; sıvının sıcaklığı, sıvının saflığı ve sıvının cinsi olarak sıralanabilir. Bu nitelikler doğrudan sıvının kohezyon gücüne etki eder. Bu etkiden dolayı da yüzey geriliminin değişimi gerçekleşir.
Sıvının Sıcaklığı
- Sıcaklık arttıkça sıvı molekülleri hareketlenir ve hareket arttıkça kohezyon etkisi zayıflar.
- Kohezyon etkisi zayıfladığı için de yüzey gerilimi zayıflar.
- Örneğin 20°C sıcaklıkta suyun yüzey gerilimi 0,0773 N/m iken 100°C sıcaklıkta (aynı saflığa sahip) suyun yüzey gerilimi 0,059 N/m olur.
Sıvının Saflığı
- İçerisine herhangi bir madde karışmayan sıvıya saf sıvı denir. Sıvıya karışan bazı maddeler sıvının yüzey gerilimini arttırırken bazı maddeler sıvının yüzey gerilimini azaltır.
- Yüzey gerilimi düşük olan su daha çok köpürür ve daha çok kir çözme gücüne sahip olur. Deterjanlar, sabunlar, şampuanlar ve diğer temizlik malzemeleri etkilerini arttırmak için suyun yüzey gerilimini azaltır.
- Suya tuz eklendiğinde ise tuzlu-suyun yoğunluğu artar ve yüzey geriliminde artış meydana gelir.
Sıvının Cinsi
- Sıvının sahip olduğu moleküller arası bağın kuvveti kohezyonu dolayısıyla yüzey gerilimini etkiler.
- Örneğin, 20°C sıcaklıkta suyun yüzey geriliminin (0,0773 N/m) yüksek olmasının nedeni yapısında bulunan hidrojen bağlarıdır.
- Örneğin, 20°C sıcaklıkta bulunan cıva da ise metalik bağ bulunur ve yüzey gerilimi ( 0,48 N/m), suyun yüzey geriliminden çok daha yüksektir,
Kılcallık, Adezyon ve Kohezyon Kavramları ile Yüzey Gerilimi Arasındaki İlişki
Kılcallık, adezyon ve kohezyon kuvvetleri sayesinde gerçekleşir.
- Adezyon: Benzer olmayan moleküller arasındaki çekim kuvvetlerine adezyon kuvvetler denir.
- Kohezyon: Benzer tanecikler arasındaki çekim kuvvetlerine kohezyon denir.
Kılcallık (veya diğer bir adıyla kapiler etki) sıvıların ince borular içinde yükselmesi ya da alçalmasına denir. Sünger gibi maddelerin suyu emmesi kılcallık etkisi sayesinde gerçekleşir. Silindirik bir boruda bir sıvının ne kadar yükseleceği ya da alçalacağı sıvının yüzey gerilim kat sayısı ile doğru orantılı; sıvının yoğunluğu, yer çekimi ivmesi ve borunun yarıçapı ile ters orantılıdır.
📝 Ders Notu: Adezyon ve Kohezyon
Yüzey Gerilimi Birimi
Yüzey gerilimi, bir sıvının yüzeyindeki moleküller arasındaki çekim kuvvetinin bir ölçüsüdür. Bu kuvvet, sıvının yüzey alanını en aza indirgemeye çalışır ve sıvı içindeki moleküller arasındaki çekimden daha yüksektir. Yüzey geriliminin birimi genellikle Newton/metre (N/m) veya genellikle daha küçük miktarları ölçmek için kullanılan dynes/santimetre (dyn/cm) olarak ifade edilir.
