شرح ظاهرة التوتر السطحي

لابد أنك قد مررت بتجربة وضع دبوس معدني في إناء به ماء ومشاهدته يطفو بدلًا من أن يغوص في عمق الماء، ولابد أنك تساءلت وقتها عن سبب هذه الظاهرة، ولماذا حدثت، إن طفو الدبوس على سطح الماء سببه ما يعرف بالتوتر السطحي، وهي ظاهرة لها أسبابها، وسوف نقوم في هذا المقال بشرح ظاهرة التوتر السطحي، وبيان أسبابها.

شرح ظاهرة التوتر السطحي

تحدث ظاهرة التوتر السطحي بسبب قوى الترابط بين جزيئات المادة السائلة، فنجد أن سطح السائل في إناء لا تحيطه جزيئات السائل من كل الجهات حيث أن سطحه معرض للهواء بعيدًا عن السائل.

ونتيجة لذلك تتمسك جزيئات السطح ببعضها ويقوى الترابط بينها، وهذا يجعل وضع جسم على سطح السائل يجد مقاومة من جزيئات السطح في أن يخترقها ويغوص إلى قاع السائل، فيطفو الجسم بدلًا من ذلك.

وعكس هذه الظاهرة يحدث إذا غمر الجسم بالسائل تمامًا من كل الجهات فهو في هذه الحالة لا يجد مقاومة من جزيئات السائل لأنها بالفعل محاطة ببعضها من كل الجهات فلا تقاوم اختراق الجسم لها بل تدعه يغوص في عمق السائل بسهولة أكبر بكثير.

ويمكن تبسيط ظاهرة التوتر السطحي بالقول أن جزيئات سطح السائل في محاولتها للتماسك أمام اختراق الأجسام لها تكون ما يشبه غشاء رقيق على سطح السائل يتميز بالمرونة فيقاوم كسره مسببًا طفو الأجسام على سطحه.

شاهد شروحات اخرى : شرح ظاهرة العبور الوراثي

ما العوامل التي تؤثر في ظاهرة التوتر السطحي ؟

هناك بعض العوامل التي تؤثر في ظاهرة التوتر السطحي وتؤدي إلى زيادة تماسك جزيئات سطح السائل أو نقصانها، وفيما يلي نوضح هذه العوامل:

اختلاف درجة حرارة السائل

في حالة انخفاض درجة حرارة السائل نتيجة لوضعه في المبرد أو انخفاض درجة حرارة الجو المحيط به فإن ذلك يؤدي لانكماش جزيئات السائل وبالتالي تباعدها.

فتقوم جزيئات السائل بمقاومة هذا التباعد بأن تزيد قوة تماسكها ببعضها البعض ما يزيد من ظاهرة التوتر السطحي، بينما يحدث العكس في حالة رفع درجة حرارة السائل.

شاهد شروحات اخرى : شرح ظاهرة العبور

خلط السائل بمواد كيميائية

إذا أضيف إلى السائل مادة كيميائية فإنها تتفاعل معه وتغير من خصائصه ما يؤدي بالتبعية إلى تغير توتره السطحي، وأقرب مثال إلى ذلك هو إضافة بعض الصابون إلى إناء مملوء بالماء الأمر الذي يخفض التوتر السطحي للماء ويسمح باختلاط الأقذار به عند غسل الأيدي من الأتربة مثلًا.

تفاعل السائل مع الأكسجين أو ما يعرف بالأكسدة

يتفاعل أكسجين الهواء مع السائل المعرض له ويعمل على تقليل توتره السطحي.

وجود شوائب في السائل

إذا أضيف للسائل شوائب قادرة على الذوبان فيه فإن ذلك قطعًا سيؤثر على توتر السائل السطحي ويزيد من قوته.

ظواهر مرتبطة بالتوتر السطحي

• هناك بعض الظواهر التي تقابلنا في حياتنا اليومية والتي ترتبط بظاهرة التوتر السطحي، ومن هذه الظواهر نذكر ما يلي:
• وضح مسحوق الغسيل أو أي منظف آخر في الماء يعمل على تنظيف الملابس من الأوساخ ورجوعها نظيفة.
•  استخدام الماء الساخن في الغسيل يعمل على التنظيف أفضل من الماء البارد.
• تسير الحشرات على سطح الماء دون أن تغوص في العمق وتغرق حيث يقاوم التوتر السطحي للماء وزنها الخفيف أثناء السير عليه.
• وضع دبوس على سطح الماء لا يجعله يغوص في العمق.
• هناك بعض الأقمشة التي تقاوم نفاذ الماء كتلك التي تصنع منها الخيام.
• ملامسة الأقمشة الغير منفذة للماء في حالة تبلل سطحها الخارجي به يقوم بكسر سطح الماء الملامس لها وإنفاذ الماء من خلالها.

شاهد شروحات اخرى : شرح درس النعت

كما أوضحنا في السطور السابقة فإن شرح ظاهرة التوتر السطحي قد يفسر لك الكثير من الظواهر التي كانت تبدو غريبة عند مشاهدتها، وجدير بالذكر أن قوة ظاهرة التوتر السطحي تختلف من سائل إلى آخر.