معصومیت از دست رفته

کشش سطحی

 

 خاصیتی در مایعات است که باعث می‌شود لایه بیرونی آن‌ها به صورت ورقه‌ای کشسان عمل کند. این همان ویژگی‌ای است که موجب ربایش دو سطح مایع به یکدیگر می‌شود؛ مانند دو قطرهٔ آب که همدیگر را می‌ربایند و قطرهٔ بزرگ‌تری می‌سازند. کشش سطحی کمیتی است که بعد نیرو در واحد طول یا انرژی در واحد سطح دارد و در فیزیک معمولاً γ نشان داده کشش سطحی را همچنین می‌توان با مقدار کار لازم برای ایجاد واحد سطح مشترک جدید در نظر گرفت.

 

 

علت

هر مولکول مایع از سوی مولکول‌های دیگرِ مایع ربوده می‌شود. مولکول‌هایی که درون حجم مایع هستند، از همه جهت ربوده می‌شوند و برایند نیروی وارد به آن‌ها صفر است. اما مولکول‌هایی که در سطح مایع هستند، تنها از یک جهت از سوی دیگر مولکول‌ها ربوده می‌شوند و نیروی ربایش در آن سوی مرز مایع (مثلاً از طرف مولکول‌های هوا) به آن‌ها کمتر است. بنابراین، به مولکول‌های روی سطح مایع نیروی خالصی به سمت درون وارد می‌شود که این نیرو با مقاومت مایع در برابر فشرده‌شدن خنثی می‌شود. در نتیجه، نیرویی در مایع به وجود می‌آید که می‌خواهد سطح مایع را کم کند. از همین رو سطح مایع به شکل ورقه‌ای الاستیک عمل می‌کند و آن قدر جمع می‌شود که کمترین سطح ممکن را داشته باشد.

راه دیگر برای توضیح کشش سطحی این است که یک مولکول اگر در کنار مولکول همسایه‌اش باشد، انرژی‌اش کمتر از وقتی است که کنار آن همسایه نباشد. مولکول‌های درونی بیشترین تعداد همسایه‌های ممکن را دارند. ولی مولکول‌هایی که در سطح هستند همسایه‌های کمتری دارند و بنابراین انرژی‌شان بیشتر از انرژی مولکول‌های درونی است. بنابراین، وقتی که مایع می‌خواهد انرژی کل‌اش را کمینه کند، می‌کوشد تا از شمار مولکول‌های سطحی‌اش بکاهد، و این یعنی یک مایع می‌خواهد کمترین سطح ممکن را داشته باشد.

برای کاستن از سطح، یک مایع همیشه هموارترین شکل ممکن را در سطح خود می‌گیرد (اثبات ریاضی این که چرا هموارترین سطح متناظر است با کمترین مساحت نیازمند قضیهٔ اویلر-لاگرانژ است). هر خمیدگی تازه بر روی سطح به مساحت بیشتر و در نتیجه انرژی بیشتر می‌انجامد.

 

 

نمایش سطح‌های کمینه با سطح مایع

سطح کمینه

اگر بخواهیم رویهٔ دوبعدی‌ای را بیابیم که میان مرزهای مشخصی قرار بگیرد و کمترین سطح ممکن را داشته باشد، شاید با ریاضیات به سختی به نتیجه برسیم. ولی به جایش می‌توانیم مرزها را با سیم بسازیم و آن را درون ظرفی پر از آب و صابون فرو ببریم. لایهٔ حباب صابونی که بین سیم‌ها ساخته می‌شود به تقریب نشان‌دهندهٔ رویه‌ای با کمترین سطح ممکن است (اگر گرانش زمین نبود دقیقاً کمترین سطح را می‌ساخت).

 

 

اثرها

 

اثر مویینگی

نمایش اثر مویینگی برای دو لوله از جنس‌های متفاوت. چسبندگی آب به لولهٔ قرمزرنگ بیشتر و به لولهٔ آبی‌رنگ کمتر از چسبندگی آب به خودش است.

اثر مویینگی یعنی بالاآمدن سطح مایع درون لوله‌ای که درون مایع فروبرده شده است. اگر لوله به قدر کافی باریک باشد و چسبندگی آب به لوله زیاد باشد، کشش سطحی می‌تواند آب را در لوله بالا بکشد. ارتفاع آب بالاآمده برابر است با

که در آن

• ارتفاع مایع بالاآمده است
• کشش سطحی بین مایع و هواست.
• چگالی مایع است.
• شعاع لولهٔ مویین است.
• شتاب گرانش است.
• زاویهٔ تماس مایع و سطح لوله است. اگر بیشتر از ‎۹۰°‎ باشد، مثل جیوه در لولهٔ شیشه‌ای، مایع به جای بالاآمدن پایین می‌رود.

 شکستن جریان مایع به قطره

 

 

 

حالت میانی جریانی که به قطره شکسته می‌شود.

جریان آبی که از شیر می‌آید، هر چه‌قدر هم که یکنواخت باشد، قطره‌قطره می‌شود. این به خاطر پدیده‌ای به نام ناپایداری پلاتو-ریلی است^[۲] که خود پیامد مستقیمی از کشش سطحی است

 

 

 

 

 

 

 

کشش سطحی در پدیده‌های روزمره

 

حشره‌ای که به کمک کشش سطحی آب شناور مانده است.

 

 

کشش سطحی آب:

• دانه‌دانه‌شدن قطره‌های باران روی سطح خودرو. آب به سطوح روغنی بسیار کم جذب می‌شود و به خودش به‌شدت جذب می‌شود. از همین رو، روی سطح خودرو قطره تشکیل می‌دهد.

کشش سطحی در پدیده‌های دیگری هم رخ می‌دهد، مثلاً در موادی که کشش سطحی آن‌ها کم است:

• حباب صابون سطح بسیار بزرگی با مادهٔ بسیار کمی دارد. قطره‌هایی که از آب ساخته‌شده‌اند ناپایدارند.

 

 

 

 

 

تعاریف مختلف از کشش سطحی :

•   مقاومت مايعات در برابر فرورفتن اشياي سبك به درون خود را كشش سطحي مي نامند.

•   كشش سطحي آب نتيجه به هم پيوستگي مولكول‌هاي آب به يكديگر از يك طرف و به هم پيوستگي مولكول‌هاي سطحي آب به مولكول‌هاي داخلي آب از طرف ديگر است.

•   كشش سطحي آب از پيوندهاي هيدروژني بين مولكول‌هاي آب بر مي‌خيزد. اين پيوندها مولكول‌هاي آب را كنار هم نگه مي‌دارند.

•   نیروی چسبندگی بین مولکول ها که سبب می‌شود سطح مایع بصورت پیوسته کشیده شود، رفتار کند و این کشش سطحی نامیده می‌شود.

•   كشش سطحي يك خصوصيت مهم آب مي‌باشد. مولكول هاي درون حجم يك مايع به طور مساوي در همه جهات متوسط موكول هاي احاطه كننده جذب مي‌شود. بنابراين، مولكول هاي سطح يك مايع تنها به داخل و جوانب جذب مي‌شوند. اين جذب مولكولي نامتعادل مقداري از مولكول‌هاي سطحي را به داخل حجم مايع مي‌شود و يك شرايط متعادل زماني كه ناحيه سطحي به مينيمم كاهش مي‌يابد، بدست مي‌آيد. سطح يك مايع رفتاري نظير يك شيء تحت تغيير شكل يا كشش دارد. اين نيرو كشش سطحي ناميده مي‌شود، ممكن است كشش سطحي را به عنوان عاملی كه باعث فشرده شدن يا منقبض شدن سطح يك مايع مي‌شود تعريف كنيم. سطح يك مايع به صورت يك قشر تحت كشش يا طويل عمل مي‌كند.

•   ميزان بي‌علاقگی مايعات به افزايش سطح را کشش سطحی مي‌گويند.

•   کشش سطحی ( Surface tension یا adhesion) نيرويي است که بين ِ مولکول های يک مايع وجود دارد. کشش سطحی را با γ نشون می دهند و واحد آن ارگ بر سانتيمتر مربع (erg/cm2) است . کشش سطحی هميشه سعی می کند که مساحت ِ مايع را کم کند. يعنی جوری که اگر کسی روی مايع راه برود هيچ چاله ی مکنده ای روی سطح نبيند. 

•   کشش سطحی = (مساحت / تعداد مولکولها) ( مولکول  / انرژی کشش( 

•   ضریب کشش سطحی به صورت نیروی وارد بر واحد طول لایه تعریف می شود: δ = F / 2L

•   کشش سطحی عبارت است از جاذبه ی متقابل مولکول های آب

•   کشش سطحی خصوصیت ویژه ی سطح مرزی بین دو فاز است و آن عبارت است از نیروی کششی که در سطح مایع اعمال می شود و به طور ثابت تمایل به کاهش حجم آن تا بزرگترین اندازه ممکن را دارد. واحدهای مورد استفاده کشش سطحی همان واحدهای نیرو است که در سیستم CGS ، دین و درM KS ، نیوتن است .

•   کشش سطحی یک کمیت قابل اندازه گیری بیانگر فعالیت سطحی مواد می باشد و متاثر از اتم های سطحی و انرژی  این اتم ها و هم چنین الکنرون های لایه ی  ظرفیت است.

•   مولکول هاي آب با نيروهاي چسبندگي يکديگر را مي ربايند که به این نیرو کشش سطحی می گویند .

)خواهشمندم کمک کنید تا تعریفی جامع و کامل از کشش سطحی به دسا آید.(

 

 

 

 

 

علت کروی بودن قطره :

خیلی پدیده‌های ساده هستند که ما از آن‌ها تصور درستی نداریم. یکی از این پدیده‌‌ها قطره‌ی باران هست.  بیش‌تر مردم اگر بخواهند شکل قطره ی باران را بکشند چیزی شبیه شکل زیر را می کشند.

 که کاملن غلط هست. علت این که ما چنین تصور غلطی داریم احتمالن به خاطر دیدن قطره‌ی اشک یا قطره روی ظرف آشپزخونه هست. حالا واقعن قطره‌ی باران چه شکلی هست؟
خوب شکل قطره بستگی به اندازه‌اش داره. قطره اگر خیلی کوچک باشه کروی می‌شه. اگر خیلی بزرگ باشه، نیروی ایرودینامیکی هوا اون را پاره می‌کنه. ولی یک قطره‌ی بزرگ باران تقریبن این شکلی هست. سطح بالایی قطره تقریبن یک نیم‌کره و سطح پایینی تقریبن تخت هست. این که چرا قطره‌ی باران این شکلی هست نیاز به تحلیل نیروی ایرودینامیکی هوا و کشش سطحی قطره داره.

هنگامی که قطرات آب داخل یک لیوان و یا دریاچه قرار دارند،جاذبه ی زمین آن ها را به سمت زمین می کشد و آنان را به شکل ظرفی که در آن قرار دارند بدل می کند.
اما در فضا،تاثیرات جاذبه کاملاً متفاوت است: جسمی که در یک مدار قرار دارد نیز بدون شک تحت تاثیر جاذبه می باشد اما این جسم در حالت سقوط آزاد قرار دارد و به پهلو حرکت کرده و به سمت زمین سقوط می کند و این اتفاق آنان را به شکلی مشابه حالت بی وزنی در می آورد.
در فضا،کشش سطحی، قطرات آب را به شکل کره و گوی هایی در می آورد. علت این امر را می توان در ملکول های مغناطیس مانند سطح آب جستجو کرد که سبب می شود که این سطح همانند پوست دارای خاصیت ارتجاعی و کشسان باشد. در واقع هر ملکول توسط نیرویی که از ملکول های همسایه ی خود دریافت می کند جذب می شود  و لازم به ذکر است که این نیرو ،برای تمامی ملکول ها یکسان است.در نتیجه این ملکول های به هم چسبیده و خواهان آن هستند که کم ترین فضای ممکن را اشغال کنند و این کم ترین فضا به معنی قرار گرفتن در ترکیبی کره ای شکل است

دلیل باریک شدن آب هنگام ریزش :

آبي كه از شير خارج مي شود هر چه پايينتر مي رود باريكتر مي شود . آب به اين دليل باريك مي شود كه سرعتش ضمن پايين رفتن زياد مي شود و هم چنین دارای كشش سطحي است . تعداد ليترهايي كه در يك دقيقه از T دربالا و B در پايين مي گذرد يكسان است . اما به دليل شتاب سقوط ، سرعت آب درB بيشتر است ، بنابراين جريان آن در آن جا باريكتر است . اما اين توضيح هنوز كافي نيست . چرا  آبي كه به پايين سقوط مي كند به صورت باريكه هاي جدا از هم در نمي آيد ؟ زيرا كشش سطحي ، باريكه هاي جداگانه را به هم نگه مي دارد ، درست مثل موهاي برس هنگامي كه خيس هستند . براي اينكه آب به صورت باريكه هاي جدا از هم در بيايد بايد آن را از چيزي شبيه به الك عبور دهيم (مثل دوش حمام) .  هر چه آب بيشتر سقوط مي كند جريان باركتر مي شود و درنهايت به صورت قطرات جدا از هم در مي آيد . اين امر به حركت آب بستگي ندارد ، بلكه كلاً مربوط مي شود به اثر كشش سطحي كه مي كوشد مساحت سطح كل را كاهش دهد . همين موضوع هنگامي كه شما سعي مي كنيد باريكة بلندي چسب را روي يك سطح تخت بماليد رخ مي دهد و در اينجا بقيناً باريكة چسب در حال حركت نيست و كل اين پديده در اثر كشش سطحي به وقوع مي پيوندد

 

 

نکاتی درباره ی کشش سطحی مایعات

•   یکی از کار های توماس يانگ  مطالعه بر نيروي كشش سطحي مايعات و نيز نيروي كشش در جامدات است و به دليل كارهاي علمي او در اين مورد ضريب كشساني موسوم به "مدول يانگ " را به نام او انتخاب كرده اند.

•   ویژگی های برجسته ی آب مثل نقطه ی ذوب و جوش نسبتاً بالا، ظرفیت گرمایی و گرمای نهان تبخیر زیاد و کشش سطحی زیاد مربوط به وجود نیروی جاذبه ی نسبتاً قوی میان مولکول های H2O به نام پیوند هیدروژنی است. مایعاتی که نیروهای بین مولکول قوی تری دارند، کشش سطحی بهتری نیز دارند. مولکول های آب می‌توانند پیوند هیدروژنی تشکیل دهند و به همین دلیل نیروهای بین مولکولی و کشش سطحی آب بسیار قوی می‌باشد.

•   علاوه بر جامد مايع و گاز و پلاسما حالت پنجم ماده چگالش بوز انيشتين است كه به اثرات كوانتومي اين دسته مواد مربوط است. در اين حالت ماده فاقد چسبندگي، كشش سطحي است و مي خواهد خود را در حداكثر سطح بگستراند و از ديواره هاي ظرف خود بالا مي رود. ظاهري شبيه مايع دارد و لي كاملاً مثل گاز ايده ال عمل مي كند و اگر آن را به حركت در آوريم تا ابد به حركت خود ادامه مي دهد. هليم ۴ در دماهاي بسيار پايين نمونه اي از آن است. حالت ششم ماده هم اخيرا كشف شده است.

•   بوهر در سال 1903 در رشته فيزيك دانشگاه كپنهاك نام نويسي كرد. در دانشگاه نيلز با انجام آزمايش هايي درباره نيروي كشش سطحي آب و اندازه گيري آن نيرو خود را ممتاز كرد و توانست به پاس انجام آن كار مدال طلاي آكادمي علوم و ادبيات دانمارك را به دست آورد.

•   یکی از مدل های اتمی، مدل قطره ایست که توسط نیلز بور(برنده جايزه نوبل ۱۹۲۲در زمينه اتم)وجان ويلر ارائه شده است . در اين مدل هسته را مشابه يک قطره کره ای شکل فرض ميکنند . می دانيم که آن چه سبب کروی ماندن قطره مي گردد نيروهای کشش سطحی قطره هستند .
•   سطح کره با حجم آن متناسب خواهد بود  بنابراين با چنين استدلالی مي توان گفت که بين نيروهای نگهدارنده نوکلئون های هسته و نيروهای کشش سطحی که مايع را کروی نگه مي دارند شباهت وجود دارد.که نيروهای نگه دارنده هسته دارای خصوصيات زيراست:
•   داری برد کوتاه
•   ۲-نيروی درون هسته بسيار قويتر از نيروی الکترواستاتيک بين نوکلئون ها
•   اين نيروها مستقل هستند از جفت شدگی ساير نوکلئون ها
•   اين نيرو محدود است وهر نوکلئون فقط می تواند نزديکترين نوکلئون های خود را جذب کند
•   ما به کمک مدل قطره ای مي توانيم تغييرات انرژی همبستگی را با عدد جرمی در نقا طی ک منحنی دارای پيوستگی است توضيح دهيم.

•   دترجنتهای نانیونیک موجود در برخی از پودرهای ماشین ظرفشویی باعث کاهش کشش سطحی آب و در نتیجه به حداقل رساندن لکه های املاح آب روی ظروف می شود.

 •   یکی از دلایل تشکیل گرداب کشش سطحی و مولکولی آب و دیگری خاصیت مویینگی آب است .علاوه بر آن آب همیشه دوست دارد به سمت باریک تر حرکت کند ، در نتیجه گرداب به سمت پایین کشیده می شود ، دلیل این که در کدام جهت هم می چرخد نیز بستگی به قطبین دارد ، چون آب مولکولی ذاتاً قطبی است و می توان چرخشش را واکنش قطب های آب نصب به قطبین دانست ، دقیقاً مثل طرز کار پنکه

•   با اضافه کردن صابون به آب, نيروي کشش سطحي کاهش مي يابد و پوسته  ی سطح آب منبسط مي شود. وقتي داخل حلقه هوا مي دميم تا حباب بسازيم, اين پوسته به راحتي کشيده و حباب تشکيل مي شود. 

•   محدب یا مقعر بودن سطح مایعات بستگي به ميزان نيروي كشش بين مولكولي ؛( بين ملكول هاي مايع) و نيروي پيوستگي بين مايع و جداره ظرف دارد.اگر نيروي بين مولكولي بر نيروي پيوستگي غالب باشد؛ سطح مايع مقعر مي شود و اگر نيروي پيوستگي بر نيروي بين مولكولي غالب باشد؛ سطح مايع محدب مي شود

 

 

 

 

 

 

 

 

 

مراجع

1.    ↑ Aaronson, Scott, "NP-Complete Problems and physical reality.", SIGACT News 

2.    ↑ (2002) Capillary and Wetting Phenomena — Drops, Bubbles, Pearls, Waves. Springer. ISBN 0-387-00592-7. 

سایت هایی مفید در زمینه ی کشش سطحی :

در اين سايت با خواص ترموفيزيکي مواد سيال آشنا مي شويم . در سايت امکان انتخاب سيالي که در نظر مراجعه کننده مي باشد وجود دارد ، سپس مي توان خواصي مثل حرارت ، فشار ، دانسيته ، انرژي ، روانروي ، ويسکوزيته و کشش سطحي را در آن سيال بدست آورد
http://webbook.nist.gov/chemistry/fluid/

این هم کتاب دوجلدی بسیار ارزشمند در زمینه خواص فیزیکی و شیمیایی سطوح
http://rapidshare.de/files/20904876/POCIUS__A._V.__2002_._Adhesion_Science_and_Engineering__2_vols._.rar

 

 

3.     http://www.nfstc.org/links/animations/images/blood%20spatters.swf

4.http://www.aeropres.com/Flash_Opening/Products/products.swf

5.http://tre.ngfl.gov.uk/uploads/materials/5532/Liquids.swf

6.http://www.cibasc.com/fla-ind-pc-theory-surface.swf
7.http://www.cibasc.com/fla-ind-pc-theory-wetting.s

کشته شدن سه دانشجوی دختر دانشگاه آزاد تبریز به کدامین گناه ؟؟ !! ..

تحصن کردیم

داد زدیم

شعار دادیم

اما بهناز هنوز مرده.

دانشجویی که سال ۸۷ اومد دانشگاهمون که محیط زیست بخونه

چه زود فارق التحصیل شد

فکر کنم کسی پاسخگو نباشد. تا کنون حوادثی از این دست دیده شده اما عکس العمل مسئولی را برای عزل کسی یا غیرت فرد مسئولی را برای استعفای خودش شاهد نبوده ایم. هر جا جان انسان ارزشی نداشته باشد، هر حادثه ای که ولو اگر به خاطر ماشینهای فرسوده باشد، یک «اتفاق» تلقی می کنند و گاهی وقتها نیز به کفر گویی پناه می برند و معتقدند که «کار خدا» بوده است!! یعنی مقصر دانستن خداوند سبحان عز اسمه در بی احتیاطی آدمها و تبرئه کردن آدمهای مقصر و مسبب!

 

به گزارش خبرنگار «تابناک» از تبریز، دیروز بر اثر بی‌احتیاطی و تصادف یک دستگاه مینی‌بوس حامل دانشجویان دختر دانشگاه آزاد تبریز، چند تن از دانشجویان دختر، کشته و زخمی شدند و این حادثه، سبب تحصن اعتراضی دانشجویان این دانشگاه شد.

بنا بر این گزارش، با توجه به این که مینی‌بوس‌ها با مسئولیت دانشگاه واگذار شده، هیچ کدام از مسئولان در این زمینه، واکنشی از خود نشان نداده و همین امر سبب شد صبح امروز، اعتراض‌هایی در دانشگاه آزاد تبریز پدید آید و باعث تعطیلی همه کلاس‌های درس در روز جاری شود.

این در حالی است که دانشجویان خواستار پیگیری مسئولان دانشگاه و اعلام سه روز عزای عمومی در این دانشگاه شده‌اند.

گفتنی است، به دلیل فاصله طولانی دانشگاه آزاد تبریز با این شهر، این واحد دانشگاهی، اقدام به تخصیص مینی‌بوس‌هایی برای رفت‌وآمد دانشجویان کرده‌اند، ولی به دلیل این‌که این سرویس‌ها فرسوده بوده و کنترل دقیقی بر نحوه فعالیت آنها نمي‌شود، تاکنون چندین بار دانشجویان با حوادثی مشابه روبه‌رو شده‌اند.

بیچاره پدر ز شرم مادر از شدت فقر مشعل اندوخت

                                                      با اینهمه نفت چاه کشور تا صبح چراغ ما نیفروخت

 

وقتی فیلم جن‌گیر و اولین بار میدیدم بچه بودم

با همون بچگی میدونستم كه میتونه واقعی بشه

اما فكر نمیكردم این اتفاق برای من بیاوفته

البته هیچوت هم نیافتاد

اما برای تو ...

نمیدونم كی تو رو كشته و رفته تو جلدت

كاش هنوز زنه باشی

چه میدونم مثلا یه جا زندانی باشی

دیدن كالبد تو با دونستن اینكه این تو نیستی اصلا خوشایند نیست

 

با چه میتوان

عشق را به بند جاودان كشید؟

با كدام بوسه با كدام لب؟

در كدام لحظه در كدام شب؟

***

مثل من كه نیست میشوم ...

مثل روزها...

مثل فصلها...

مثل آشیانه ها ...

مثل برف روی بام خانه ها...

او هم عاقبت

در میان سایه‌ها غبار میشود

مثل عكس كهنه‌ای