Différence entre tension de surface et énergie de surface

Différence principale - tension de surface et énergie de surface

La tension de surface et l'énergie de surface sont des mesures des forces intermoléculaires qui composent un matériau. En raison de ces forces intermoléculaires, une surface liquide est toujours attirée vers l'intérieur. Si l’on veut étirer la surface, il faut travailler pour vaincre les forces intermoléculaires. La tension à la surface d'un liquide et la quantité de travail nécessaire pour étirer cette surface peuvent être mesurés: ces mesures correspondent à la tension de surface et à l'énergie de surface. le différence principale entre la tension superficielle et l'énergie de surface est que la tension superficielle mesure la force par unité de longueur de la surface tandis que l'énergie de surface mesure la quantité de travail à effectuer par unité de surface afin de l'étirer.

Quelle est la tension superficielle

Considérons un échantillon de liquide dans un récipient. Le liquide est maintenu ensemble par les forces intermoléculaires cohésives entre les molécules qui composent le liquide. Une molécule à l'intérieur du conteneur est entraînée dans toutes les directions par les autres molécules qui l'entourent. Cependant, si vous considérez des molécules à la surface supérieure, les molécules situées en dessous les tirent toujours vers le bas, mais il n'y a pas de molécules liquides au-dessus d'eux pour les tirer vers le haut. Cela signifie qu'il y a une force nette vers le bas sur ces molécules. En conséquence, toute la surface du liquide est aspirée vers l’intérieur. C’est cette force interne sur les surfaces qui fait que les liquides forment des gouttelettes grossièrement sphériques quand ils sont libres.

Les molécules à la surface d'un liquide sont soumises à des forces de cohésion sous leur surface. Cela rend les surfaces liquides à tirer vers l'intérieur.

La tension superficielle provoque la formation de gouttelettes grossièrement sphériques.

La surface du liquide agit comme une membrane sous tension. Tension superficielle  peut être quantifié comme la force agissant par unité de longueur  de la surface:

Ici, la force agit parallèlement à la surface du liquide et  est la longueur sur laquelle la force agit. Par exemple, imaginez tirer un film de liquide et l'étirer. Ceci est montré dans le diagramme ci-dessous:

Tension superficielle sur un film de liquide

Ici, la force  tire sur la membrane représentée en bleu foncé, en étirant le film liquide. Depuis il y a deux surfaces dans le film (surfaces supérieure et inférieure), la longueur totale est . Cela signifie que pour ce film,

Quelle est l'énergie de surface

En raison des forces intermoléculaires entre les molécules, il est nécessaire de travailler sur une surface afin de l'étirer. La surface gagne une quantité d'énergie égale au travail effectué à la surface. Énergie de surface fait référence à la quantité d'énergie requise par unité de surface pour l'étirer. Pour le film de liquide ci-dessus, supposons que la membrane soit tirée sur une distance . Ensuite, le travail effectué est . L'augmentation de la surface est donnée par . Donc, l'énergie de surface est donné par:

Différence entre tension de surface et énergie de surface

Ce qu'il mesure

Tension superficielle mesure la force appliquée parallèlement à une surface appliquée par unité de longueur.

Énergie de surface mesure l'énergie nécessaire par unité de surface pour créer une nouvelle surface.

Courtoisie d'image

“Wasser in Tropfen und an der Phasengrenze” de User: Booyabazooka (Travail personnel) [Domaine public], via Wikimedia Commons

“Ce diagramme illustre la force nécessaire pour augmenter la surface…” par Rudolf.hellmuth (Travail personnel) [CC BY-SA 3.0], via Wikimedia Commons (Modifié)

“Gouttelettes d'eau sur la feuille de lotus” par aotaro (Travail personnel) [CC BY 2.0], via flickr