Yüzey Gerilimi

• Okunma : 386

Sıvılarda yüzey gerilimi denen olguya, parçacıklar arasında etkiyen kuvvetler yol açar. Sıvının biçimini ve davranışını korumasını sağlayan da bu olgudur. Suya bir çelik parçası atarsanız, çelik dibe çöker; ama bir bardak temiz suyun üstüne bir iğne ya da jilet bırakırsanız, bunların batmayıp yüzdüğünü görürsünüz. İğne ya da jilet, hemen altındaki su yüzeyini, sanki ince ve esnek bir deriymişçesine biraz aşağı iter.

    Yüzey geriliminin etkisine ilişkin olarak gösterilebilecek bir başka örnek de, göl sularının üstüne rahatça konarak yürüyebilen su örümceğidir. Burada da su, esnek bir deri davranışı gösterir. Sabun köpükleri de sanki çok ince, saydam kauçuk zarlardan yapılmış gibidir.

    Bütün bu etkilerin nedeni yüzey gerilimidir. Bu terimin kullanılmasının nedeni, her sıvı yüzeyinin gerilebilir ve en küçük yüzey alanına büzülebilir gibi görünmesidir.

    Yüzey gerilimine ilişkin basit bir deney yapılabilir: Bir tel halka sabun çözeltisine daldırılarak yüzeyi ince bir zar gibi köpükle kaplanır. Daha sonra halkanın üstüne yavaşça ince bir iğne konur. Ardından köpük zar bir başka iğneyle halkanın bir yanından delinir. Bunun sonucunda iğnenin zarın patlamış tarafından patlamamış tarafına doğru çekildiği görülecektir. Bunun nedeni, zarın yüzey geriliminin etkisiyle büzülmesidir.

    Yüzey gerilimine yol açan neden, sıvıdaki moleküllerin, yani çok küçük parçacıklann içe doğru (dışa doğru olduğundan) daha kuvvetli çekilmesidir. Moleküller birbirine yapışır ve yüzeydeki moleküller içe doğru çekilir, çünkü yüzeyin altında (üstünde olduğundan) daha çok molekül vardır.

    Suyun üstünde yüzen bir yağ damlası küre biçimi alır. Bu durumda, damlanın dış yüzeyindeki yağ molekülleri, içerideki yağ moleküllerince (dışandaki su moleküllerine oranla) daha kuvvetli bir biçimde çekilir. Musluktan sızan bir su damlası önce sanki esnek bir torba suyla doluyormuşcasına aşağı doğru uzar. Sonunda su damlasının ağırlığı, yüzey geriliminin taşıyamayacağı bir düzeye ulaşır. Bunun üzerine damla musluğun ucundan koparak aşağı düşer. Musluktan koptuktan sonra ise yüzey geriliminin etkisiyle hemen küre biçimi kazanır; çünkü küre, belirli bir hacmin alabileceği en küçük yüzey alanlı biçimdir. Sabun köpüğünün küre biçimli olmasının nedeni de budur.

    Cıvanın yüzey gerilimi suyunkinin altı katından daha fazladır. Bu yüzden cıva damlacıklan yerde küreler halinde kalır. Eğer damlacıklar parçalanırsa, birçok küçük gümüşsü bilyeciğe ayrılırlar. Bu bilyeciklerden birini hafifçe bastırarak yassıltırsanız, parmağınızı kaldırdığınızda bilyecik tekrar eski biçimine döner. Ama küçük bilyecikler birleştirilip irice bir damla haline getirilirse, bu damlanın biraz daha yassı olduğu görülür.

    Suyun içinde başka maddeler çözündürülürse yüzey gerilimi de değişir. Ağaçtan yapılmış küçük bir oyuncak sandalın kuyruğuna bir parça kâfur takılacak olursa, sandalın suyun yüzeyinde sanki motoru ve pervanesi varmışçasına yol aldığı görülür. Bunun nedeni, suyun etkisiyle eriyip çözünen kâfurun sandalın arkasındaki suyun yüzey gerilimini azaltması ve böylece sandalın ön tarafındaki daha büyük yüzey geriliminin etkisiyle öne çekilmesidir.

    Pek çok geminin denize atık yağlar boşalttığını biliyoruz. Bu yağlar denizin yüzeyinde derhal ince bir katman oluşturur. Bu katmanın yüzey gerilimi suyunkinden daha düşüktür ve bu nedenle dalgalann daha düşük bir yükseklikte kırılmasına neden olur.

    Sıvılann yüzey gerilimi sıcaklığa bağlı olarak değişir. Bu olgu, suyun üstüne birkaç santimetrelik bir aralıkla bırakılmış iki kibrit çöpüyle gözlemlenebilir. Eğer ısıtılmış bir iğnenin ucu çöplerin arasındaki suya daldırılırsa, çöpler birbirinden aynlmaya başlar. Bu durum, sıvıların sıcaklığı arttıkça yüzey geriliminin düştüğünü kanıtlar.