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सतह तनाव[संपादित करें]
सतह तनाव तरल सतह की प्रवृत्ति है जो संभव न्यूनतम सतह क्षेत्र में सिकुड़ जाती है। सतही तनाव कीड़े (जैसे पानी के तार) को आमतौर पर पानी की तुलना में पानी की सतह पर तैरने और स्लाइड करने की अनुमति देता है। तरल-वायु इंटरफेस में, सतह के तनाव का परिणाम तरल अणुओं के एक दूसरे के प्रति अधिक आकर्षण से होता है (सामंजस्य के कारण) हवा में अणुओं की तुलना में (आसंजन के कारण)। शुद्ध प्रभाव इसकी सतह पर एक आवक बल है जो तरल को व्यवहार करने का कारण बनता है जैसे कि इसकी सतह एक फैली हुई लोचदार झिल्ली के साथ कवर की गई थी।इस प्रकार, सतह असंतुलित बलों से तनाव में आती है, जो संभवतः "सतह तनाव" शब्द से आया है। [1] हाइड्रोजन बांड की एक वेब के माध्यम से पानी के अणुओं के एक दूसरे के लिए अपेक्षाकृत उच्च आकर्षण के कारण, पानी में उच्च सतह तनाव (20.8 डिग्री सेल्सियस पर प्रति मीटर 72.8 मिलीलीटर) अधिकांश अन्य तरल पदार्थों की तुलना में है। कैपिलारिटी की घटना में सतह तनाव एक महत्वपूर्ण कारक है। सतह तनाव में प्रति इकाई लंबाई या प्रति इकाई क्षेत्र में ऊर्जा का आयाम होता है। दो समान हैं, लेकिन जब प्रति यूनिट ऊर्जा का उल्लेख किया जाता है, तो सतह ऊर्जा शब्द का उपयोग करना आम है, जो इस अर्थ में अधिक सामान्य शब्द है कि यह ठोस पर भी लागू होता है। सामग्री विज्ञान में, सतह तनाव का उपयोग सतह के तनाव या सतह ऊर्जा के लिए किया जाता है।
कारण[संपादित करें]
चिपकने वाली ताकतों के कारण एक अणु पड़ोसी तरल अणुओं द्वारा हर दिशा में समान रूप से खींचा जाता है, जिसके परिणामस्वरूप शून्य का शुद्ध बल होता है। सतह के अणुओं में उनके सभी पक्षों पर समान अणु नहीं होते हैं और इसलिए उन्हें अंदर की ओर खींचा जाता है। यह कुछ आंतरिक दबाव बनाता है और तरल सतहों को न्यूनतम क्षेत्र में अनुबंध करने के लिए मजबूर करता है। एक ही प्रकार के अणुओं के बीच काम करने वाले आकर्षण बलों को कोइसेसिव फोर्स कहा जाता है, जबकि विभिन्न प्रकारों के अणुओं के बीच काम करने वालों को चिपकने वाला बल कहा जाता है।कंटेनर की सामग्री के लिए तरल के सामंजस्य और इसके आसंजन के बीच संतुलन गीला करने की डिग्री, संपर्क कोण और मेनिस्कस के आकार को निर्धारित करता है। जब सामंजस्य हावी हो जाता है (विशेष रूप से, आसंजन ऊर्जा आधे से कम सामंजस्य ऊर्जा होती है) गीलापन कम होता है और मेनिस्कस एक ऊर्ध्वाधर दीवार (जैसा कि एक ग्लास कंटेनर में पारा) के लिए उत्तल होता है।कंटेनर की सामग्री के लिए तरल के सामंजस्य और इसके आसंजन के बीच संतुलन गीला करने की डिग्री, संपर्क कोण और मेनिस्कस के आकार को निर्धारित करता है। जब सामंजस्य हावी हो जाता है (विशेष रूप से, आसंजन ऊर्जा आधे से कम सामंजस्य ऊर्जा होती है) गीलापन कम होता है और मेनिस्कस एक ऊर्ध्वाधर दीवार (जैसा कि एक ग्लास कंटेनर में पारा) के लिए उत्तल होता है। सतह तनाव तरल बूंदों के आकार के लिए जिम्मेदार है। हालांकि आसानी से विकृत हो जाता है, पानी की बूंदों को सतह की परत के सामंजस्यपूर्ण बलों में असंतुलन द्वारा एक गोलाकार आकार में खींचा जाता है। गुरुत्वाकर्षण सहित अन्य बलों की अनुपस्थिति में, लगभग सभी तरल पदार्थ की बूंदें लगभग गोलाकार होंगी। गोलाकार आकार लाप्लास के नियम के अनुसार सतह परत के आवश्यक "दीवार तनाव" को कम करता है। सतह के तनाव को देखने का एक और तरीका ऊर्जा के संदर्भ में है। एक पड़ोसी के संपर्क में एक अणु ऊर्जा की एक उच्च अवस्था में होता है, अगर वह अकेला था (पड़ोसी के साथ कुछ संपर्क के साथ)। आंतरिक अणुओं के पास जितने पड़ोसी हो सकते हैं, वे संभवतः हो सकते हैं, लेकिन सीमा के अणु पड़ोसी (आंतरिक अणुओं की तुलना में) लापता हैं और इसलिए उच्च ऊर्जा है।। तरल के लिए अपनी ऊर्जा की स्थिति को कम करने के लिए, उच्च ऊर्जा सीमा अणुओं की संख्या कम से कम होनी चाहिए। सीमा अणुओं की न्यूनतम संख्या के परिणामस्वरूप न्यूनतम सतह क्षेत्र होता है। [२] सतह के क्षेत्र के कम से कम होने के परिणामस्वरूप, एक सतह सबसे चिकनी आकृति को ग्रहण कर सकती है (गणितीय प्रमाण है कि "चिकनी" आकृतियाँ सतह क्षेत्र को कम करती हैं, यूलर-लैग्रेंज समीकरण के उपयोग पर निर्भर करती हैं)। चूंकि सतह के आकार में किसी भी वक्रता का परिणाम अधिक क्षेत्र में होता है, एक उच्च ऊर्जा भी परिणाम देगी। नतीजतन, सतह किसी भी वक्रता के खिलाफ उसी तरह से पीछे धकेलेगी जिस तरह से एक गेंद को ऊपर की ओर धकेलने से उसकी गुरुत्वाकर्षण क्षमता को कम करने के लिए वापस धक्का लगेगा।
सतह तनाव के प्रभाव[संपादित करें]
पानी सतह के तनाव के कई प्रभाव साधारण पानी से देखे जा सकते हैं:
- एक पत्ती जैसे मोमी सतह पर वर्षा के पानी का जमाव। पानी कमजोर रूप से मोम और दृढ़ता से अपने आप का पालन करता है, इसलिए पानी गुच्छों में गिरता है। सतही तनाव उन्हें अपने निकट-गोलाकार आकार प्रदान करता है, क्योंकि एक गोले में सतह का सबसे छोटा संभव आयतन अनुपात होता है
- बूंदों का गठन तब होता है जब तरल का एक द्रव्यमान खींचा जाता है। एनीमेशन (नीचे) नल को द्रव्यमान प्राप्त करने के लिए पानी का पालन करता हुआ दिखाता है जब तक कि इसे एक बिंदु तक नहीं ले जाया जाता है, जहां सतह तनाव अब नल से जुड़े ड्रॉप को नहीं रख सकता है। यह तब अलग हो जाता है और सतह का तनाव ड्रॉप को एक गोले में बनाता है। यदि नल से पानी की एक धारा चल रही होती है, तो गिरने के दौरान धारा टूट जाती है। गुरुत्व धारा को खींचता है, फिर सतह का तनाव इसे क्षेत्रों में फैलाता है। [३]
- पानी से भीगने वाली वस्तुओं का प्रवाह तब होता है जब वस्तु नॉनवेज होती है और सतह के तनाव से उत्पन्न होने वाली ताकतों के कारण इसका वजन काफी कम होता है। [२] उदाहरण के लिए, पानी के तार निम्न तरीके से तालाब की सतह पर चलने के लिए सतह के तनाव का उपयोग करते हैं। पानी के तार के पैर की गैर-बराबरी का मतलब है कि पैर के अणुओं और पानी के अणुओं के बीच कोई आकर्षण नहीं है, इसलिए जब पैर पानी पर नीचे धकेलता है, तो पानी की सतह तनाव केवल उसके विरूपण के कारण अपने सपाटपन को ठीक करने की कोशिश करता है। पैर। पानी का यह व्यवहार पानी के तार को ऊपर की ओर धकेलता है इसलिए यह पानी की सतह पर तब तक खड़ा रह सकता है जब तक इसका द्रव्यमान इतना छोटा न हो जाए कि पानी इसका समर्थन कर सके। पानी की सतह एक लोचदार फिल्म की तरह व्यवहार करती है: कीट के पैर पानी की सतह में असंतुलन का कारण बनते हैं, जिससे इसकी सतह क्षेत्र बढ़ जाता है [4] और पानी की सतह वक्रता (इसलिए क्षेत्र) के न्यूनतम होने की प्रवृत्ति कीट के पैरों को ऊपर की ओर धकेलती है।
- तेल और पानी का पृथक्करण (इस मामले में, पानी और तरल मोम) असमान तरल पदार्थों के बीच की सतह में तनाव के कारण होता है। इस प्रकार की सतह तनाव को "इंटरफ़ेस तनाव" कहा जाता है, लेकिन इसकी रसायन विज्ञान समान है।
- शराब के आँसू एक मादक पेय युक्त ग्लास के किनारे बूंदों और नाले का गठन होता है। इसका कारण पानी और इथेनॉल की भिन्न सतह तनावों के बीच एक जटिल बातचीत है; यह इथेनॉल द्वारा पानी के सतही तनाव संशोधन के संयोजन से प्रेरित है और साथ ही इथेनॉल को पानी की तुलना में तेजी से वाष्पित कर रहा है।
भौतिक इकाइयाँ[संपादित करें]
सतह तनाव, γ (वैकल्पिक रूप से) या T) प्रतीक द्वारा दर्शाया जाता है, प्रति इकाई लंबाई बल में मापा जाता है। इसकी SI इकाई न्यूटन प्रति मीटर है लेकिन dyne प्रति सेंटीमीटर की cgs इकाई का भी उपयोग किया जाता है।
संदर्भ[संपादित करें]
- विकिपीडिया:https://en.wikipedia.org/wiki/Surface_tension
- इंटरनेट छवियाँ
- https://byjus.com/physics/surface-tension/
- किताबें और लेख