ಮೇಲ್ಮೈಕರ್ಷಣ ಪರಿವರ್ತಕ
ಆಣ್ವಿಕ ಶಕ್ತಿಗಳಿಂದ ಕೈಗಾರಿಕಾ ಅನ್ವಯಗಳವರೆಗೆ: ಮೇಲ್ಮೈ ಒತ್ತಡವನ್ನು ಕರಗತ ಮಾಡಿಕೊಳ್ಳುವುದು
ಮೇಲ್ಮೈ ಒತ್ತಡವು ಅದೃಶ್ಯ ಶಕ್ತಿಯಾಗಿದ್ದು, ನೀರಿನ ಕೀಟಗಳು ನೀರಿನ ಮೇಲೆ ನಡೆಯಲು ಅನುವು ಮಾಡಿಕೊಡುತ್ತದೆ, ಹನಿಗಳು ಗೋಳಗಳನ್ನು ರೂಪಿಸಲು ಕಾರಣವಾಗುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ಸಾಬೂನು ಗುಳ್ಳೆಗಳನ್ನು ಸಾಧ್ಯವಾಗಿಸುತ್ತದೆ. ದ್ರವಗಳ ಈ ಮೂಲಭೂತ ಗುಣಲಕ್ಷಣವು ದ್ರವ ಮತ್ತು ಗಾಳಿಯ ನಡುವಿನ ಅಂತರಮುಖದಲ್ಲಿನ ಅಣುಗಳ ನಡುವಿನ ಸಂಸಕ್ತಿ ಶಕ್ತಿಗಳಿಂದ ಉದ್ಭವಿಸುತ್ತದೆ. ಮೇಲ್ಮೈ ಒತ್ತಡವನ್ನು ಅರ್ಥಮಾಡಿಕೊಳ್ಳುವುದು ರಸಾಯನಶಾಸ್ತ್ರ, ವಸ್ತು ವಿಜ್ಞಾನ, ಜೀವಶಾಸ್ತ್ರ ಮತ್ತು ಎಂಜಿನಿಯರಿಂಗ್ಗೆ ಅತ್ಯಗತ್ಯವಾಗಿದೆ - ಡಿಟರ್ಜೆಂಟ್ಗಳನ್ನು ವಿನ್ಯಾಸಗೊಳಿಸುವುದರಿಂದ ಹಿಡಿದು ಕೋಶ ಪೊರೆಗಳನ್ನು ಅರ್ಥಮಾಡಿಕೊಳ್ಳುವವರೆಗೆ. ಈ ಸಮಗ್ರ ಮಾರ್ಗದರ್ಶಿ ಭೌತಶಾಸ್ತ್ರ, ಮಾಪನ ಘಟಕಗಳು, ಕೈಗಾರಿಕಾ ಅನ್ವಯಗಳು ಮತ್ತು ಮೇಲ್ಮೈ ಒತ್ತಡ (N/m) ಮತ್ತು ಮೇಲ್ಮೈ ಶಕ್ತಿ (J/m²) ಯ ಉಷ್ಣಬಲ ವಿಜ್ಞಾನದ ಸಮಾನತೆಯನ್ನು ಒಳಗೊಂಡಿದೆ.
ಮೂಲಭೂತ ಪರಿಕಲ್ಪನೆಗಳು: ದ್ರವ ಮೇಲ್ಮೈಗಳ ವಿಜ್ಞಾನ
ಪ್ರತಿ ಯೂನಿಟ್ ಉದ್ದದ ಬಲವಾಗಿ ಮೇಲ್ಮೈ ಒತ್ತಡ
ದ್ರವದ ಮೇಲ್ಮೈಯಲ್ಲಿನ ರೇಖೆಯ ಉದ್ದಕ್ಕೂ ಕಾರ್ಯನಿರ್ವಹಿಸುವ ಬಲ
ಇದನ್ನು ನ್ಯೂಟನ್ ಪ್ರತಿ ಮೀಟರ್ (N/m) ಅಥವಾ ಡೈನ್ ಪ್ರತಿ ಸೆಂಟಿಮೀಟರ್ (dyn/cm) ನಲ್ಲಿ ಅಳೆಯಲಾಗುತ್ತದೆ. ದ್ರವ ಫಿಲ್ಮ್ನೊಂದಿಗೆ ಸಂಪರ್ಕದಲ್ಲಿರುವ ಚಲಿಸಬಲ್ಲ ಬದಿಯೊಂದಿಗೆ ಒಂದು ಚೌಕಟ್ಟನ್ನು ನೀವು ಕಲ್ಪಿಸಿಕೊಂಡರೆ, ಮೇಲ್ಮೈ ಒತ್ತಡವು ಆ ಬದಿಯನ್ನು ಎಳೆಯುವ ಬಲವನ್ನು ಅದರ ಉದ್ದದಿಂದ ಭಾಗಿಸಿದಾಗ ಬರುತ್ತದೆ. ಇದು ಯಾಂತ್ರಿಕ ವ್ಯಾಖ್ಯಾನವಾಗಿದೆ.
ಸೂತ್ರ: γ = F/L ಇಲ್ಲಿ F = ಬಲ, L = ಅಂಚಿನ ಉದ್ದ
ಉದಾಹರಣೆ: ನೀರು @ 20°C = 72.8 mN/m ಎಂದರೆ ಪ್ರತಿ ಮೀಟರ್ ಅಂಚಿಗೆ 0.0728 N ಬಲ
ಮೇಲ್ಮೈ ಶಕ್ತಿ (ಉಷ್ಣಬಲ ವಿಜ್ಞಾನದ ಸಮಾನ)
ಹೊಸ ಮೇಲ್ಮೈ ವಿಸ್ತೀರ್ಣವನ್ನು ರಚಿಸಲು ಬೇಕಾದ ಶಕ್ತಿ
ಇದನ್ನು ಜೂಲ್ ಪ್ರತಿ ಚದರ ಮೀಟರ್ (J/m²) ಅಥವಾ ಎರ್ಗ್ ಪ್ರತಿ ಚದರ ಸೆಂಟಿಮೀಟರ್ (erg/cm²) ನಲ್ಲಿ ಅಳೆಯಲಾಗುತ್ತದೆ. ಹೊಸ ಮೇಲ್ಮೈ ವಿಸ್ತೀರ್ಣವನ್ನು ರಚಿಸಲು ಅಂತರ-ಆಣ್ವಿಕ ಶಕ್ತಿಗಳ ವಿರುದ್ಧ ಕೆಲಸ ಮಾಡಬೇಕಾಗುತ್ತದೆ. ಇದು ಸಂಖ್ಯಾತ್ಮಕವಾಗಿ ಮೇಲ್ಮೈ ಒತ್ತಡಕ್ಕೆ ಸಮಾನವಾಗಿರುತ್ತದೆ ಆದರೆ ಬಲದ ದೃಷ್ಟಿಕೋನಕ್ಕಿಂತ ಶಕ್ತಿಯ ದೃಷ್ಟಿಕೋನವನ್ನು ಪ್ರತಿನಿಧಿಸುತ್ತದೆ.
ಸೂತ್ರ: γ = E/A ಇಲ್ಲಿ E = ಶಕ್ತಿ, A = ಮೇಲ್ಮೈ ವಿಸ್ತೀರ್ಣದಲ್ಲಿ ಹೆಚ್ಚಳ
ಉದಾಹರಣೆ: ನೀರು @ 20°C = 72.8 mJ/m² = 72.8 mN/m (ಒಂದೇ ಸಂಖ್ಯೆ, ಎರಡು ರೀತಿಯ ವ್ಯಾಖ್ಯಾನ)
ಸಂಸಕ್ತಿ vs ಅಂಟಿಕೊಳ್ಳುವಿಕೆ
ಅಂತರ-ಆಣ್ವಿಕ ಶಕ್ತಿಗಳು ಮೇಲ್ಮೈ ನಡವಳಿಕೆಯನ್ನು ನಿರ್ಧರಿಸುತ್ತವೆ
ಸಂಸಕ್ತಿ: ಒಂದೇ ರೀತಿಯ ಅಣುಗಳ ನಡುವಿನ ಆಕರ್ಷಣೆ (ದ್ರವ-ದ್ರವ). ಅಂಟಿಕೊಳ್ಳುವಿಕೆ: ವಿಭಿನ್ನ ರೀತಿಯ ಅಣುಗಳ ನಡುವಿನ ಆಕರ್ಷಣೆ (ದ್ರವ-ಘನ). ಹೆಚ್ಚಿನ ಸಂಸಕ್ತಿ → ಹೆಚ್ಚಿನ ಮೇಲ್ಮೈ ಒತ್ತಡ → ಹನಿಗಳು ಮಣಿಗಳಾಗುತ್ತವೆ. ಹೆಚ್ಚಿನ ಅಂಟಿಕೊಳ್ಳುವಿಕೆ → ದ್ರವವು ಹರಡುತ್ತದೆ (ಒದ್ದೆಯಾಗುವುದು). ಸಮತೋಲನವು ಸಂಪರ್ಕ ಕೋನ ಮತ್ತು ಲೋಮನಾಳ ಕ್ರಿಯೆಯನ್ನು ನಿರ್ಧರಿಸುತ್ತದೆ.
ಸಂಪರ್ಕ ಕೋನ θ: cos θ = (γ_SV - γ_SL) / γ_LV (ಯಂಗ್ನ ಸಮೀಕರಣ)
ಉದಾಹರಣೆ: ಗಾಜಿನ ಮೇಲೆ ನೀರು ಕಡಿಮೆ θ ಹೊಂದಿದೆ (ಅಂಟಿಕೊಳ್ಳುವಿಕೆ > ಸಂಸಕ್ತಿ) → ಹರಡುತ್ತದೆ. ಗಾಜಿನ ಮೇಲೆ ಪಾದರಸವು ಹೆಚ್ಚಿನ θ ಹೊಂದಿದೆ (ಸಂಸಕ್ತಿ >> ಅಂಟಿಕೊಳ್ಳುವಿಕೆ) → ಮಣಿಗಳಾಗುತ್ತದೆ.
- ಮೇಲ್ಮೈ ಒತ್ತಡ (N/m) ಮತ್ತು ಮೇಲ್ಮೈ ಶಕ್ತಿ (J/m²) ಸಂಖ್ಯಾತ್ಮಕವಾಗಿ ಒಂದೇ ಆಗಿದ್ದರೂ ಪರಿಕಲ್ಪನಾತ್ಮಕವಾಗಿ ವಿಭಿನ್ನವಾಗಿವೆ
- ಮೇಲ್ಮೈಯಲ್ಲಿನ ಅಣುಗಳು ಅಸಮತೋಲಿತ ಶಕ್ತಿಗಳನ್ನು ಹೊಂದಿದ್ದು, ನಿವ್ವಳ ಒಳಮುಖ ಎಳೆತವನ್ನು ಸೃಷ್ಟಿಸುತ್ತವೆ
- ಮೇಲ್ಮೈಗಳು ಸ್ವಾಭಾವಿಕವಾಗಿ ತಮ್ಮ ವಿಸ್ತೀರ್ಣವನ್ನು ಕಡಿಮೆ ಮಾಡುತ್ತವೆ (ಅದಕ್ಕಾಗಿಯೇ ಹನಿಗಳು ಗೋಳಾಕಾರದಲ್ಲಿರುತ್ತವೆ)
- ತಾಪಮಾನ ಹೆಚ್ಚಳ → ಮೇಲ್ಮೈ ಒತ್ತಡ ಕಡಿಮೆಯಾಗುತ್ತದೆ (ಅಣುಗಳು ಹೆಚ್ಚು ಚಲನ ಶಕ್ತಿಯನ್ನು ಹೊಂದಿರುತ್ತವೆ)
- ಮೇಲ್ಮೈ ಸಕ್ರಿಯಕಾರಕಗಳು (ಸಾಬೂನು, ಡಿಟರ್ಜೆಂಟ್ಗಳು) ಮೇಲ್ಮೈ ಒತ್ತಡವನ್ನು ನಾಟಕೀಯವಾಗಿ ಕಡಿಮೆ ಮಾಡುತ್ತವೆ
- ಮಾಪನ: ಡು ನೊಯ್ ರಿಂಗ್, ವಿಲ್ಹೆಲ್ಮಿ ಪ್ಲೇಟ್, ಪೆಂಡೆಂಟ್ ಡ್ರಾಪ್, ಅಥವಾ ಲೋಮನಾಳ ಏರಿಕೆ ವಿಧಾನಗಳು
ಐತಿಹಾಸಿಕ ಅಭಿವೃದ್ಧಿ ಮತ್ತು ಆವಿಷ್ಕಾರ
ಮೇಲ್ಮೈ ಒತ್ತಡದ ಅಧ್ಯಯನವು ಶತಮಾನಗಳಷ್ಟು ಹಳೆಯದು, ಪ್ರಾಚೀನ ಅವಲೋಕನಗಳಿಂದ ಹಿಡಿದು ಆಧುನಿಕ ನ್ಯಾನೊ ವಿಜ್ಞಾನದವರೆಗೆ:
1751 – Johann Segner
ಮೇಲ್ಮೈ ಒತ್ತಡದ ಮೇಲೆ ಮೊದಲ ಪರಿಮಾಣಾತ್ಮಕ ಪ್ರಯೋಗಗಳು
ಜರ್ಮನ್ ಭೌತಶಾಸ್ತ್ರಜ್ಞ ಸೆಗ್ನರ್ ತೇಲುವ ಸೂಜಿಗಳನ್ನು ಅಧ್ಯಯನ ಮಾಡಿದರು ಮತ್ತು ನೀರಿನ ಮೇಲ್ಮೈಗಳು ಹಿಗ್ಗಿದ ಪೊರೆಗಳಂತೆ ವರ್ತಿಸುತ್ತವೆ ಎಂದು ಗಮನಿಸಿದರು. ಅವರು ಶಕ್ತಿಗಳನ್ನು ಲೆಕ್ಕಹಾಕಿದರು ಆದರೆ ಈ ವಿದ್ಯಮಾನವನ್ನು ವಿವರಿಸಲು ಆಣ್ವಿಕ ಸಿದ್ಧಾಂತವನ್ನು ಹೊಂದಿರಲಿಲ್ಲ.
1805 – Thomas Young
ಸಂಪರ್ಕ ಕೋನಕ್ಕಾಗಿ ಯಂಗ್ನ ಸಮೀಕರಣ
ಬ್ರಿಟಿಷ್ ಬಹುಶ್ರುತ ಯಂಗ್ ಮೇಲ್ಮೈ ಒತ್ತಡ, ಸಂಪರ್ಕ ಕೋನ ಮತ್ತು ಒದ್ದೆಯಾಗುವಿಕೆ ನಡುವಿನ ಸಂಬಂಧವನ್ನು ಪಡೆದರು: cos θ = (γ_SV - γ_SL)/γ_LV. ಈ ಮೂಲಭೂತ ಸಮೀಕರಣವನ್ನು ಇಂದಿಗೂ ವಸ್ತು ವಿಜ್ಞಾನ ಮತ್ತು ಮೈಕ್ರೋಫ್ಲೂಯಿಡಿಕ್ಸ್ನಲ್ಲಿ ಬಳಸಲಾಗುತ್ತದೆ.
1805 – Pierre-Simon Laplace
ಒತ್ತಡಕ್ಕಾಗಿ ಯಂಗ್-ಲಾಪ್ಲೇಸ್ ಸಮೀಕರಣ
ಲಾಪ್ಲೇಸ್ ΔP = γ(1/R₁ + 1/R₂) ಅನ್ನು ಪಡೆದರು, ಇದು ಬಾಗಿದ ಅಂತರಮುಖಗಳು ಒತ್ತಡದ ವ್ಯತ್ಯಾಸಗಳನ್ನು ಹೊಂದಿವೆ ಎಂದು ತೋರಿಸುತ್ತದೆ. ಇದು ಸಣ್ಣ ಗುಳ್ಳೆಗಳು ದೊಡ್ಡ ಗುಳ್ಳೆಗಳಿಗಿಂತ ಹೆಚ್ಚಿನ ಆಂತರಿಕ ಒತ್ತಡವನ್ನು ಏಕೆ ಹೊಂದಿವೆ ಎಂಬುದನ್ನು ವಿವರಿಸುತ್ತದೆ - ಇದು ಶ್ವಾಸಕೋಶದ ಶರೀರಶಾಸ್ತ್ರ ಮತ್ತು ಎಮಲ್ಷನ್ಗಳ ಸ್ಥಿರತೆಯನ್ನು ಅರ್ಥಮಾಡಿಕೊಳ್ಳಲು ನಿರ್ಣಾಯಕವಾಗಿದೆ.
1873 – Johannes van der Waals
ಮೇಲ್ಮೈ ಒತ್ತಡದ ಆಣ್ವಿಕ ಸಿದ್ಧಾಂತ
ಡಚ್ ಭೌತಶಾಸ್ತ್ರಜ್ಞ ವಾನ್ ಡರ್ ವಾಲ್ಸ್ ಅಂತರ-ಆಣ್ವಿಕ ಶಕ್ತಿಗಳನ್ನು ಬಳಸಿಕೊಂಡು ಮೇಲ್ಮೈ ಒತ್ತಡವನ್ನು ವಿವರಿಸಿದರು. ಆಣ್ವಿಕ ಆಕರ್ಷಣೆಯ ಮೇಲಿನ ಅವರ ಕೆಲಸವು ಅವರಿಗೆ 1910 ರಲ್ಲಿ ನೊಬೆಲ್ ಪ್ರಶಸ್ತಿಯನ್ನು ತಂದುಕೊಟ್ಟಿತು ಮತ್ತು ಲೋಮನಾಳೀಯತೆ, ಅಂಟಿಕೊಳ್ಳುವಿಕೆ ಮತ್ತು ನಿರ್ಣಾಯಕ ಬಿಂದುವನ್ನು ಅರ್ಥಮಾಡಿಕೊಳ್ಳಲು ಅಡಿಪಾಯ ಹಾಕಿತು.
1919 – Irving Langmuir
ಏಕಪದರಗಳು ಮತ್ತು ಮೇಲ್ಮೈ ರಸಾಯನಶಾಸ್ತ್ರ
ಲ್ಯಾಂಗ್ಮುಯಿರ್ ನೀರಿನ ಮೇಲ್ಮೈಗಳಲ್ಲಿ ಆಣ್ವಿಕ ಫಿಲ್ಮ್ಗಳನ್ನು ಅಧ್ಯಯನ ಮಾಡಿದರು, ಮೇಲ್ಮೈ ರಸಾಯನಶಾಸ್ತ್ರದ ಕ್ಷೇತ್ರವನ್ನು ರಚಿಸಿದರು. ಮೇಲ್ಮೈ ಸಕ್ರಿಯಕಾರಕಗಳು, ಅಧಿಶೋಷಣೆ ಮತ್ತು ಆಣ್ವಿಕ ದೃಷ್ಟಿಕೋನದ ಮೇಲಿನ ಅವರ ಕೆಲಸವು ಅವರಿಗೆ 1932 ರಲ್ಲಿ ನೊಬೆಲ್ ಪ್ರಶಸ್ತಿಯನ್ನು ತಂದುಕೊಟ್ಟಿತು. ಲ್ಯಾಂಗ್ಮುಯಿರ್-ಬ್ಲಾಡ್ಜೆಟ್ ಫಿಲ್ಮ್ಗಳಿಗೆ ಅವರ ಹೆಸರನ್ನು ಇಡಲಾಗಿದೆ.
ಮೇಲ್ಮೈ ಒತ್ತಡ ಪರಿವರ್ತನೆಗಳು ಹೇಗೆ ಕಾರ್ಯನಿರ್ವಹಿಸುತ್ತವೆ
ಮೇಲ್ಮೈ ಒತ್ತಡ ಪರಿವರ್ತನೆಗಳು ಸರಳವಾಗಿವೆ ಏಕೆಂದರೆ ಎಲ್ಲಾ ಘಟಕಗಳು ಉದ್ದಕ್ಕೆ ಬಲವನ್ನು ಅಳೆಯುತ್ತವೆ. ಪ್ರಮುಖ ತತ್ವ: N/m ಮತ್ತು J/m² ಆಯಾಮೀಯವಾಗಿ ಒಂದೇ ಆಗಿರುತ್ತವೆ (ಎರಡೂ kg/s² ಗೆ ಸಮಾನ).
- ನಿಮ್ಮ ಮೂಲ ಘಟಕದ ವರ್ಗವನ್ನು ಗುರುತಿಸಿ: SI (N/m), CGS (dyn/cm), ಅಥವಾ ಇಂಪೀರಿಯಲ್ (lbf/in)
- ಪರಿವರ್ತನಾ ಅಂಶವನ್ನು ಅನ್ವಯಿಸಿ: SI ↔ CGS ಸರಳವಾಗಿದೆ (1 dyn/cm = 1 mN/m)
- ಶಕ್ತಿ ಘಟಕಗಳಿಗಾಗಿ: 1 N/m = 1 J/m² ಎಂದು ನಿಖರವಾಗಿ ನೆನಪಿಡಿ (ಒಂದೇ ಆಯಾಮಗಳು)
- ತಾಪಮಾನವು ಮುಖ್ಯವಾಗಿದೆ: ನೀರಿಗಾಗಿ ಮೇಲ್ಮೈ ಒತ್ತಡವು ಪ್ರತಿ °C ಗೆ ~0.15 mN/m ರಷ್ಟು ಕಡಿಮೆಯಾಗುತ್ತದೆ
ತ್ವರಿತ ಪರಿವರ್ತನಾ ಉದಾಹರಣೆಗಳು
ದೈನಂದಿನ ಮೇಲ್ಮೈ ಒತ್ತಡದ ಮೌಲ್ಯಗಳು
| ವಸ್ತು | ತಾಪ. | ಮೇಲ್ಮೈ ಒತ್ತಡ | ಸಂದರ್ಭ |
|---|---|---|---|
| ದ್ರವ ಹೀಲಿಯಂ | 4.2 K | 0.12 mN/m | ತಿಳಿದಿರುವ ಅತ್ಯಂತ ಕಡಿಮೆ ಮೇಲ್ಮೈ ಒತ್ತಡ |
| ಅಸಿಟೋನ್ | 20°C | 23.7 mN/m | ಸಾಮಾನ್ಯ ದ್ರಾವಕ |
| ಸಾಬೂನು ದ್ರಾವಣ | 20°C | 25-30 mN/m | ಡಿಟರ್ಜೆಂಟ್ನ ಪರಿಣಾಮಕಾರಿತ್ವ |
| ಎಥೆನಾಲ್ | 20°C | 22.1 mN/m | ಆಲ್ಕೋಹಾಲ್ ಒತ್ತಡವನ್ನು ಕಡಿಮೆ ಮಾಡುತ್ತದೆ |
| ಗ್ಲಿಸರಾಲ್ | 20°C | 63.4 mN/m | ಜಿಗುಟಾದ ದ್ರವ |
| ನೀರು | 20°C | 72.8 mN/m | ಉಲ್ಲೇಖ ಮಾನದಂಡ |
| ನೀರು | 100°C | 58.9 mN/m | ತಾಪಮಾನದ ಅವಲಂಬನೆ |
| ರಕ್ತ ಪ್ಲಾಸ್ಮಾ | 37°C | 55-60 mN/m | ವೈದ್ಯಕೀಯ ಅನ್ವಯಗಳು |
| ಆಲಿವ್ ಎಣ್ಣೆ | 20°C | 32 mN/m | ಆಹಾರ ಉದ್ಯಮ |
| ಪಾದರಸ | 20°C | 486 mN/m | ಅತ್ಯಧಿಕ ಸಾಮಾನ್ಯ ದ್ರವ |
| ಕರಗಿದ ಬೆಳ್ಳಿ | 970°C | 878 mN/m | ಹೆಚ್ಚಿನ ತಾಪಮಾನದ ಲೋಹ |
| ಕರಗಿದ ಕಬ್ಬಿಣ | 1535°C | 1872 mN/m | ಲೋಹಶಾಸ್ತ್ರದ ಅನ್ವಯಗಳು |
ಸಂಪೂರ್ಣ ಘಟಕ ಪರಿವರ್ತನಾ ಉಲ್ಲೇಖ
ಎಲ್ಲಾ ಮೇಲ್ಮೈ ಒತ್ತಡ ಮತ್ತು ಮೇಲ್ಮೈ ಶಕ್ತಿ ಘಟಕ ಪರಿವರ್ತನೆಗಳು. ನೆನಪಿಡಿ: N/m ಮತ್ತು J/m² ಆಯಾಮೀಯವಾಗಿ ಒಂದೇ ಆಗಿರುತ್ತವೆ ಮತ್ತು ಸಂಖ್ಯಾತ್ಮಕವಾಗಿ ಸಮಾನವಾಗಿರುತ್ತವೆ.
SI / ಮೆಟ್ರಿಕ್ ಘಟಕಗಳು (ಪ್ರತಿ ಯೂನಿಟ್ ಉದ್ದದ ಬಲ)
Base Unit: ನ್ಯೂಟನ್ ಪ್ರತಿ ಮೀಟರ್ (N/m)
| From | To | Formula | Example |
|---|---|---|---|
| N/m | mN/m | mN/m = N/m × 1000 | 0.0728 N/m = 72.8 mN/m |
| N/m | µN/m | µN/m = N/m × 1,000,000 | 0.0728 N/m = 72,800 µN/m |
| N/cm | N/m | N/m = N/cm × 100 | 1 N/cm = 100 N/m |
| N/mm | N/m | N/m = N/mm × 1000 | 0.1 N/mm = 100 N/m |
| mN/m | N/m | N/m = mN/m / 1000 | 72.8 mN/m = 0.0728 N/m |
CGS ಸಿಸ್ಟಮ್ ಪರಿವರ್ತನೆಗಳು
Base Unit: ಡೈನ್ ಪ್ರತಿ ಸೆಂಟಿಮೀಟರ್ (dyn/cm)
CGS ಘಟಕಗಳು ಹಳೆಯ ಸಾಹಿತ್ಯದಲ್ಲಿ ಸಾಮಾನ್ಯವಾಗಿದೆ. 1 dyn/cm = 1 mN/m (ಸಂಖ್ಯಾತ್ಮಕವಾಗಿ ಒಂದೇ).
| From | To | Formula | Example |
|---|---|---|---|
| dyn/cm | N/m | N/m = dyn/cm / 1000 | 72.8 dyn/cm = 0.0728 N/m |
| dyn/cm | mN/m | mN/m = dyn/cm × 1 | 72.8 dyn/cm = 72.8 mN/m (ಒಂದೇ) |
| N/m | dyn/cm | dyn/cm = N/m × 1000 | 0.0728 N/m = 72.8 dyn/cm |
| gf/cm | N/m | N/m = gf/cm × 0.9807 | 10 gf/cm = 9.807 N/m |
| kgf/m | N/m | N/m = kgf/m × 9.807 | 1 kgf/m = 9.807 N/m |
ಇಂಪೀರಿಯಲ್ / ಯುಎಸ್ ಕಸ್ಟಮರಿ ಘಟಕಗಳು
Base Unit: ಪೌಂಡ್-ಫೋರ್ಸ್ ಪ್ರತಿ ಇಂಚು (lbf/in)
| From | To | Formula | Example |
|---|---|---|---|
| lbf/in | N/m | N/m = lbf/in × 175.127 | 1 lbf/in = 175.127 N/m |
| lbf/in | mN/m | mN/m = lbf/in × 175,127 | 0.001 lbf/in = 175.1 mN/m |
| lbf/ft | N/m | N/m = lbf/ft × 14.5939 | 1 lbf/ft = 14.5939 N/m |
| ozf/in | N/m | N/m = ozf/in × 10.9454 | 1 ozf/in = 10.9454 N/m |
| N/m | lbf/in | lbf/in = N/m / 175.127 | 72.8 N/m = 0.416 lbf/in |
ಪ್ರತಿ ಪ್ರದೇಶಕ್ಕೆ ಶಕ್ತಿ (ಉಷ್ಣಬಲ ವಿಜ್ಞಾನದ ಸಮಾನ)
ಮೇಲ್ಮೈ ಶಕ್ತಿ ಮತ್ತು ಮೇಲ್ಮೈ ಒತ್ತಡವು ಸಂಖ್ಯಾತ್ಮಕವಾಗಿ ಒಂದೇ ಆಗಿರುತ್ತವೆ: 1 N/m = 1 J/m². ಇದು ಆಕಸ್ಮಿಕವಲ್ಲ - ಇದು ಮೂಲಭೂತ ಉಷ್ಣಬಲ ವಿಜ್ಞಾನದ ಸಂಬಂಧವಾಗಿದೆ.
| From | To | Formula | Example |
|---|---|---|---|
| J/m² | N/m | N/m = J/m² × 1 | 72.8 J/m² = 72.8 N/m (ಒಂದೇ) |
| mJ/m² | mN/m | mN/m = mJ/m² × 1 | 72.8 mJ/m² = 72.8 mN/m (ಒಂದೇ) |
| erg/cm² | mN/m | mN/m = erg/cm² × 1 | 72.8 erg/cm² = 72.8 mN/m (ಒಂದೇ) |
| erg/cm² | N/m | N/m = erg/cm² / 1000 | 72,800 erg/cm² = 72.8 N/m |
| cal/cm² | N/m | N/m = cal/cm² × 41,840 | 0.001 cal/cm² = 41.84 N/m |
| BTU/ft² | N/m | N/m = BTU/ft² × 11,357 | 0.01 BTU/ft² = 113.57 N/m |
ಏಕೆ N/m = J/m²: ಆಯಾಮೀಯ ಪುರಾವೆ
ಇದು ಪರಿವರ್ತನೆಯಲ್ಲ - ಇದು ಆಯಾಮೀಯ ಗುರುತು. ಕೆಲಸ = ಬಲ × ದೂರ, ಆದ್ದರಿಂದ ಪ್ರತಿ ಪ್ರದೇಶಕ್ಕೆ ಶಕ್ತಿಯು ಪ್ರತಿ ಉದ್ದಕ್ಕೆ ಬಲವಾಗುತ್ತದೆ:
| Calculation | Formula | Units |
|---|---|---|
| ಮೇಲ್ಮೈ ಒತ್ತಡ (ಬಲ) | [N/m] = kg·m/s² / m = kg/s² | ಪ್ರತಿ ಉದ್ದಕ್ಕೆ ಬಲ |
| ಮೇಲ್ಮೈ ಶಕ್ತಿ | [J/m²] = (kg·m²/s²) / m² = kg/s² | ಪ್ರತಿ ಪ್ರದೇಶಕ್ಕೆ ಶಕ್ತಿ |
| ಗುರುತಿನ ಪುರಾವೆ | [N/m] = [J/m²] ≡ kg/s² | ಒಂದೇ ಮೂಲ ಆಯಾಮಗಳು! |
| ಭೌತಿಕ ಅರ್ಥ | 1 m² ಮೇಲ್ಮೈಯನ್ನು ರಚಿಸಲು γ × 1 m² ಜೂಲ್ ಕೆಲಸ ಬೇಕಾಗುತ್ತದೆ | γ ಎಂಬುದು ಬಲ/ಉದ್ದ ಮತ್ತು ಶಕ್ತಿ/ಪ್ರದೇಶ ಎರಡೂ ಆಗಿದೆ |
ನೈಜ-ಪ್ರಪಂಚದ ಅನ್ವಯಗಳು ಮತ್ತು ಕೈಗಾರಿಕೆಗಳು
ಲೇಪನಗಳು ಮತ್ತು ಮುದ್ರಣ
ಮೇಲ್ಮೈ ಒತ್ತಡವು ಒದ್ದೆಯಾಗುವಿಕೆ, ಹರಡುವಿಕೆ ಮತ್ತು ಅಂಟಿಕೊಳ್ಳುವಿಕೆಯನ್ನು ನಿರ್ಧರಿಸುತ್ತದೆ:
- ಬಣ್ಣದ ಸೂತ್ರೀಕರಣ: ತಲಾಧಾರಗಳ ಮೇಲೆ ಗರಿಷ್ಠ ಹರಡುವಿಕೆಗಾಗಿ γ ಅನ್ನು 25-35 mN/m ಗೆ ಹೊಂದಿಸಿ
- ಇಂಕ್-ಜೆಟ್ ಮುದ್ರಣ: ಒದ್ದೆಯಾಗಲು ಶಾಯಿಯು γ < ತಲಾಧಾರವನ್ನು ಹೊಂದಿರಬೇಕು (ಸಾಮಾನ್ಯವಾಗಿ 25-40 mN/m)
- ಕರೋನಾ ಚಿಕಿತ್ಸೆ: ಅಂಟಿಕೊಳ್ಳುವಿಕೆಗಾಗಿ ಪಾಲಿಮರ್ ಮೇಲ್ಮೈ ಶಕ್ತಿಯನ್ನು 30 ರಿಂದ 50+ mN/m ಗೆ ಹೆಚ್ಚಿಸುತ್ತದೆ
- ಪುಡಿ ಲೇಪನಗಳು: ಕಡಿಮೆ ಮೇಲ್ಮೈ ಒತ್ತಡವು ಸಮತಟ್ಟುಗೊಳಿಸುವಿಕೆ ಮತ್ತು ಹೊಳಪಿನ ಬೆಳವಣಿಗೆಗೆ ಸಹಾಯ ಮಾಡುತ್ತದೆ
- ಗೀಚುಬರಹ-ವಿರೋಧಿ ಲೇಪನಗಳು: ಕಡಿಮೆ γ (15-20 mN/m) ಬಣ್ಣದ ಅಂಟಿಕೊಳ್ಳುವಿಕೆಯನ್ನು ತಡೆಯುತ್ತದೆ
- ಗುಣಮಟ್ಟ ನಿಯಂತ್ರಣ: ಬ್ಯಾಚ್-ಟು-ಬ್ಯಾಚ್ ಸ್ಥಿರತೆಗಾಗಿ ಡು ನೊಯ್ ರಿಂಗ್ ಟೆನ್ಸಿಯೋಮೀಟರ್
ಮೇಲ್ಮೈ ಸಕ್ರಿಯಕಾರಕಗಳು ಮತ್ತು ಸ್ವಚ್ಛಗೊಳಿಸುವಿಕೆ
ಡಿಟರ್ಜೆಂಟ್ಗಳು ಮೇಲ್ಮೈ ಒತ್ತಡವನ್ನು ಕಡಿಮೆ ಮಾಡುವ ಮೂಲಕ ಕಾರ್ಯನಿರ್ವಹಿಸುತ್ತವೆ:
- ಶುದ್ಧ ನೀರು: γ = 72.8 mN/m (ಬಟ್ಟೆಗಳಿಗೆ ಚೆನ್ನಾಗಿ ಭೇದಿಸುವುದಿಲ್ಲ)
- ನೀರು + ಸಾಬೂನು: γ = 25-30 mN/m (ಭೇದಿಸುತ್ತದೆ, ಒದ್ದೆ ಮಾಡುತ್ತದೆ, ಎಣ್ಣೆಯನ್ನು ತೆಗೆದುಹಾಕುತ್ತದೆ)
- ನಿರ್ಣಾಯಕ ಮಿಸೆಲ್ ಸಾಂದ್ರತೆ (CMC): CMC ವರೆಗೆ γ ತೀವ್ರವಾಗಿ ಇಳಿಯುತ್ತದೆ, ನಂತರ ಸ್ಥಿರವಾಗುತ್ತದೆ
- ಒದ್ದೆ ಮಾಡುವ ಏಜೆಂಟ್ಗಳು: ಕೈಗಾರಿಕಾ ಕ್ಲೀನರ್ಗಳು γ ಅನ್ನು <30 mN/m ಗೆ ಕಡಿಮೆ ಮಾಡುತ್ತವೆ
- ಪಾತ್ರೆ ತೊಳೆಯುವ ದ್ರವ: ಗ್ರೀಸ್ ತೆಗೆದುಹಾಕಲು γ ≈ 27-30 mN/m ಗೆ ರೂಪಿಸಲಾಗಿದೆ
- ಕೀಟನಾಶಕ ಸ್ಪ್ರೇಯರ್ಗಳು: ಉತ್ತಮ ಎಲೆಗಳ ವ್ಯಾಪ್ತಿಗಾಗಿ γ ಅನ್ನು ಕಡಿಮೆ ಮಾಡಲು ಮೇಲ್ಮೈ ಸಕ್ರಿಯಕಾರಕಗಳನ್ನು ಸೇರಿಸಿ
ಪೆಟ್ರೋಲಿಯಂ ಮತ್ತು ವರ್ಧಿತ ತೈಲ மீட்பು
ತೈಲ ಮತ್ತು ನೀರಿನ ನಡುವಿನ ಅಂತರಮುಖ ಒತ್ತಡವು ಹೊರತೆಗೆಯುವಿಕೆಯ ಮೇಲೆ ಪರಿಣಾಮ ಬೀರುತ್ತದೆ:
- ತೈಲ-ನೀರಿನ ಅಂತರಮುಖ ಒತ್ತಡ: ಸಾಮಾನ್ಯವಾಗಿ 20-50 mN/m
- ವರ್ಧಿತ ತೈಲ மீட்பು (EOR): γ ಅನ್ನು <0.01 mN/m ಗೆ ಕಡಿಮೆ ಮಾಡಲು ಮೇಲ್ಮೈ ಸಕ್ರಿಯಕಾರಕಗಳನ್ನು ಚುಚ್ಚಿ
- ಕಡಿಮೆ γ → ತೈಲ ಹನಿಗಳು ಎಮಲ್ಸಿಫೈ ಆಗುತ್ತವೆ → ರಂಧ್ರಯುಕ್ತ ಬಂಡೆಯ ಮೂಲಕ ಹರಿಯುತ್ತವೆ → ಹೆಚ್ಚಿದ மீட்பು
- ಕಚ್ಚಾ ತೈಲದ ಗುಣಲಕ್ಷಣ: ಆರೊಮ್ಯಾಟಿಕ್ ಅಂಶವು ಮೇಲ್ಮೈ ಒತ್ತಡದ ಮೇಲೆ ಪರಿಣಾಮ ಬೀರುತ್ತದೆ
- ಪೈಪ್ಲೈನ್ ಹರಿವು: ಕಡಿಮೆ γ ಎಮಲ್ಷನ್ ಸ್ಥಿರತೆಯನ್ನು ಕಡಿಮೆ ಮಾಡುತ್ತದೆ, ಬೇರ್ಪಡಿಸಲು ಸಹಾಯ ಮಾಡುತ್ತದೆ
- ಪೆಂಡೆಂಟ್ ಡ್ರಾಪ್ ವಿಧಾನವು ಜಲಾಶಯದ ತಾಪಮಾನ/ಒತ್ತಡದಲ್ಲಿ γ ಅನ್ನು ಅಳೆಯುತ್ತದೆ
ಜೈವಿಕ ಮತ್ತು ವೈದ್ಯಕೀಯ ಅನ್ವಯಗಳು
ಮೇಲ್ಮೈ ಒತ್ತಡವು ಜೀವನ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಗಳಿಗೆ ನಿರ್ಣಾಯಕವಾಗಿದೆ:
- ಶ್ವಾಸಕೋಶದ ಮೇಲ್ಮೈ ಸಕ್ರಿಯಕಾರಕ: ಅಲ್ವಿಯೋಲಾರ್ γ ಅನ್ನು 70 ರಿಂದ 25 mN/m ಗೆ ಕಡಿಮೆ ಮಾಡುತ್ತದೆ, ಕುಸಿತವನ್ನು ತಡೆಯುತ್ತದೆ
- ಅವಧಿಪೂರ್ವ ಶಿಶುಗಳು: ಅಸಮರ್ಪಕ ಮೇಲ್ಮೈ ಸಕ್ರಿಯಕಾರಕದಿಂದ ಉಸಿರಾಟದ ತೊಂದರೆ ಸಿಂಡ್ರೋಮ್
- ಕೋಶ ಪೊರೆಗಳು: ಲಿಪಿಡ್ ದ್ವಿಪದರ γ ≈ 0.1-2 mN/m (ಹೊಂದಿಕೊಳ್ಳುವಿಕೆಗೆ ಅತ್ಯಂತ ಕಡಿಮೆ)
- ರಕ್ತ ಪ್ಲಾಸ್ಮಾ: γ ≈ 50-60 mN/m, ರೋಗಗಳಲ್ಲಿ ಹೆಚ್ಚಾಗುತ್ತದೆ (ಮಧುಮೇಹ, ಅಥೆರೋಸ್ಕ್ಲೆರೋಸಿಸ್)
- ಕಣ್ಣೀರಿನ ಫಿಲ್ಮ್: ಆವಿಯಾಗುವಿಕೆಯನ್ನು ಕಡಿಮೆ ಮಾಡುವ ಲಿಪಿಡ್ ಪದರದೊಂದಿಗೆ ಬಹು-ಪದರದ ರಚನೆ
- ಕೀಟಗಳ ಉಸಿರಾಟ: ಟ್ರೇಕಿಯಲ್ ವ್ಯವಸ್ಥೆಯು ನೀರು ಪ್ರವೇಶಿಸುವುದನ್ನು ತಡೆಯಲು ಮೇಲ್ಮೈ ಒತ್ತಡವನ್ನು ಅವಲಂಬಿಸಿದೆ
ಮೇಲ್ಮೈ ಒತ್ತಡದ ಬಗ್ಗೆ ಆಕರ್ಷಕ ಸಂಗತಿಗಳು
ನೀರಿನ ಕೀಟಗಳು ನೀರಿನ ಮೇಲೆ ನಡೆಯುತ್ತವೆ
ನೀರಿನ ಕೀಟಗಳು (ಜೆರಿಡೆ) ತಮ್ಮ ದೇಹದ ತೂಕದ 15 ಪಟ್ಟು ಹೆಚ್ಚು ಭಾರವನ್ನು ಹೊರಲು ನೀರಿನ ಹೆಚ್ಚಿನ ಮೇಲ್ಮೈ ಒತ್ತಡವನ್ನು (72.8 mN/m) ಬಳಸಿಕೊಳ್ಳುತ್ತವೆ. ಅವುಗಳ ಕಾಲುಗಳು ಮೇಣದಂತಹ ಕೂದಲಿನಿಂದ ಆವೃತವಾಗಿದ್ದು, ಅವು ಸೂಪರ್ಹೈಡ್ರೋಫೋಬಿಕ್ (ಸಂಪರ್ಕ ಕೋನ >150°) ಆಗಿರುತ್ತವೆ. ಪ್ರತಿಯೊಂದು ಕಾಲು ನೀರಿನ ಮೇಲ್ಮೈಯಲ್ಲಿ ಒಂದು ಸಣ್ಣ ಕುಳಿಯನ್ನು ಸೃಷ್ಟಿಸುತ್ತದೆ, ಮತ್ತು ಮೇಲ್ಮೈ ಒತ್ತಡವು ಮೇಲ್ಮುಖ ಶಕ್ತಿಯನ್ನು ಒದಗಿಸುತ್ತದೆ. ನೀವು ಸಾಬೂನು ಸೇರಿಸಿದರೆ (γ ಅನ್ನು 30 mN/m ಗೆ ಕಡಿಮೆ ಮಾಡಿದರೆ), ಅವು ತಕ್ಷಣವೇ ಮುಳುಗುತ್ತವೆ!
ಗುಳ್ಳೆಗಳು ಯಾವಾಗಲೂ ದುಂಡಗಿರುವುದೇಕೆ
ಮೇಲ್ಮೈ ಒತ್ತಡವು ನಿರ್ದಿಷ್ಟ ಗಾತ್ರಕ್ಕೆ ಮೇಲ್ಮೈ ವಿಸ್ತೀರ್ಣವನ್ನು ಕಡಿಮೆ ಮಾಡಲು ಕಾರ್ಯನಿರ್ವಹಿಸುತ್ತದೆ. ಯಾವುದೇ ಗಾತ್ರಕ್ಕೆ ಗೋಳವು ಕನಿಷ್ಠ ಮೇಲ್ಮೈ ವಿಸ್ತೀರ್ಣವನ್ನು ಹೊಂದಿರುತ್ತದೆ (ಐಸೊಪೆರಿಮೆಟ್ರಿಕ್ ಅಸಮಾನತೆ). ಸಾಬೂನು ಗುಳ್ಳೆಗಳು ಇದನ್ನು ಸುಂದರವಾಗಿ ಪ್ರದರ್ಶಿಸುತ್ತವೆ: ಒಳಗಿನ ಗಾಳಿಯು ಹೊರಕ್ಕೆ ತಳ್ಳುತ್ತದೆ, ಮೇಲ್ಮೈ ಒತ್ತಡವು ಒಳಕ್ಕೆ ಎಳೆಯುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ಸಮತೋಲನವು ಪರಿಪೂರ್ಣ ಗೋಳವನ್ನು ಸೃಷ್ಟಿಸುತ್ತದೆ. ಗೋಳಾಕಾರವಲ್ಲದ ಗುಳ್ಳೆಗಳು (ತಂತಿ ಚೌಕಟ್ಟುಗಳಲ್ಲಿ ಘನಾಕೃತಿಯಂತಹವು) ಹೆಚ್ಚಿನ ಶಕ್ತಿಯನ್ನು ಹೊಂದಿರುತ್ತವೆ ಮತ್ತು ಅಸ್ಥಿರವಾಗಿರುತ್ತವೆ.
ಅವಧಿಪೂರ್ವ ಶಿಶುಗಳು ಮತ್ತು ಮೇಲ್ಮೈ ಸಕ್ರಿಯಕಾರಕ
ನವಜಾತ ಶಿಶುಗಳ ಶ್ವಾಸಕೋಶಗಳು ಪಲ್ಮನರಿ ಮೇಲ್ಮೈ ಸಕ್ರಿಯಕಾರಕವನ್ನು (ಫಾಸ್ಫೋಲಿಪಿಡ್ಸ್ + ಪ್ರೋಟೀನ್ಗಳು) ಹೊಂದಿರುತ್ತವೆ, ಇದು ಅಲ್ವಿಯೋಲಾರ್ ಮೇಲ್ಮೈ ಒತ್ತಡವನ್ನು 70 ರಿಂದ 25 mN/m ಗೆ ಕಡಿಮೆ ಮಾಡುತ್ತದೆ. ಇದಿಲ್ಲದಿದ್ದರೆ, ಉಸಿರು ಹೊರಹಾಕುವಾಗ ಅಲ್ವಿಯೋಲಿಗಳು ಕುಸಿಯುತ್ತವೆ (ಅಟೆಲೆಕ್ಟಾಸಿಸ್). ಅವಧಿಪೂರ್ವ ಶಿಶುಗಳಲ್ಲಿ ಸಾಕಷ್ಟು ಮೇಲ್ಮೈ ಸಕ್ರಿಯಕಾರಕದ ಕೊರತೆಯಿರುತ್ತದೆ, ಇದು ಉಸಿರಾಟದ ತೊಂದರೆ ಸಿಂಡ್ರೋಮ್ (RDS) ಗೆ ಕಾರಣವಾಗುತ್ತದೆ. ಸಿಂಥೆಟಿಕ್ ಮೇಲ್ಮೈ ಸಕ್ರಿಯಕಾರಕ ಚಿಕಿತ್ಸೆಗಿಂತ ಮೊದಲು (1990 ರ ದಶಕ), RDS ನವಜಾತ ಶಿಶುಗಳ ಸಾವಿಗೆ ಪ್ರಮುಖ ಕಾರಣವಾಗಿತ್ತು. ಈಗ, ಬದುಕುಳಿಯುವಿಕೆಯ ಪ್ರಮಾಣ 95% ಕ್ಕಿಂತ ಹೆಚ್ಚಿದೆ.
ವೈನ್ನ ಕಣ್ಣೀರು (ಮರಂಗೋನಿ ಪರಿಣಾಮ)
ಗಾಜಿನಲ್ಲಿ ವೈನ್ ಸುರಿಯಿರಿ ಮತ್ತು ಗಮನಿಸಿ: ಬದಿಗಳಲ್ಲಿ ಹನಿಗಳು ರೂಪುಗೊಳ್ಳುತ್ತವೆ, ಮೇಲಕ್ಕೆ ಏರುತ್ತವೆ ಮತ್ತು ಮತ್ತೆ ಕೆಳಗೆ ಬೀಳುತ್ತವೆ - 'ವೈನ್ನ ಕಣ್ಣೀರು'. ಇದು ಮರಂಗೋನಿ ಪರಿಣಾಮ: ಆಲ್ಕೋಹಾಲ್ ನೀರಿಗಿಂತ ವೇಗವಾಗಿ ಆವಿಯಾಗುತ್ತದೆ, ಮೇಲ್ಮೈ ಒತ್ತಡದ ಗ್ರೇಡಿಯಂಟ್ಗಳನ್ನು ಸೃಷ್ಟಿಸುತ್ತದೆ (γ ಸ್ಥಳೀಯವಾಗಿ ಬದಲಾಗುತ್ತದೆ). ದ್ರವವು ಕಡಿಮೆ-γ ಪ್ರದೇಶಗಳಿಂದ ಹೆಚ್ಚಿನ-γ ಪ್ರದೇಶಗಳಿಗೆ ಹರಿಯುತ್ತದೆ, ವೈನ್ ಅನ್ನು ಮೇಲಕ್ಕೆ ಎಳೆಯುತ್ತದೆ. ಹನಿಗಳು ಸಾಕಷ್ಟು ಭಾರವಾದಾಗ, ಗುರುತ್ವಾಕರ್ಷಣೆಯು ಗೆಲ್ಲುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ಅವು ಬೀಳುತ್ತವೆ. ಮರಂಗೋನಿ ಹರಿವುಗಳು ವೆಲ್ಡಿಂಗ್, ಲೇಪನ ಮತ್ತು ಸ್ಫಟಿಕ ಬೆಳವಣಿಗೆಯಲ್ಲಿ ನಿರ್ಣಾಯಕವಾಗಿವೆ.
ಸಾಬೂನು ನಿಜವಾಗಿಯೂ ಹೇಗೆ ಕಾರ್ಯನಿರ್ವಹಿಸುತ್ತದೆ
ಸಾಬೂನು ಅಣುಗಳು ಆಂಫಿಫಿಲಿಕ್ ಆಗಿರುತ್ತವೆ: ಹೈಡ್ರೋಫೋಬಿಕ್ ಬಾಲ (ನೀರನ್ನು ದ್ವೇಷಿಸುತ್ತದೆ) + ಹೈಡ್ರೋಫಿಲಿಕ್ ತಲೆ (ನೀರನ್ನು ಪ್ರೀತಿಸುತ್ತದೆ). ದ್ರಾವಣದಲ್ಲಿ, ಬಾಲಗಳು ನೀರಿನ ಮೇಲ್ಮೈಯಿಂದ ಹೊರಕ್ಕೆ ಚಾಚಿಕೊಂಡಿರುತ್ತವೆ, ಹೈಡ್ರೋಜನ್ ಬಂಧವನ್ನು ಅಡ್ಡಿಪಡಿಸುತ್ತವೆ ಮತ್ತು γ ಅನ್ನು 72 ರಿಂದ 25-30 mN/m ಗೆ ಕಡಿಮೆ ಮಾಡುತ್ತವೆ. ನಿರ್ಣಾಯಕ ಮಿಸೆಲ್ ಸಾಂದ್ರತೆಯಲ್ಲಿ (CMC), ಅಣುಗಳು ಗೋಳಾಕಾರದ ಮಿಸೆಲ್ಗಳನ್ನು ರೂಪಿಸುತ್ತವೆ, ಅವುಗಳ ಬಾಲಗಳು ಒಳಗೆ (ಎಣ್ಣೆಯನ್ನು ಹಿಡಿದಿಟ್ಟುಕೊಳ್ಳುತ್ತವೆ) ಮತ್ತು ತಲೆಗಳು ಹೊರಗೆ ಇರುತ್ತವೆ. ಇದಕ್ಕಾಗಿಯೇ ಸಾಬೂನು ಗ್ರೀಸ್ ಅನ್ನು ತೆಗೆದುಹಾಕುತ್ತದೆ: ಎಣ್ಣೆಯು ಮಿಸೆಲ್ಗಳೊಳಗೆ ಕರಗುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ತೊಳೆಯಲ್ಪಡುತ್ತದೆ.
ಕರ್ಪೂರದ ದೋಣಿಗಳು ಮತ್ತು ಮೇಲ್ಮೈ ಒತ್ತಡದ ಮೋಟಾರ್ಗಳು
ನೀರಿನ ಮೇಲೆ ಕರ್ಪೂರದ ಹರಳನ್ನು ಹಾಕಿ ಮತ್ತು ಅದು ಸಣ್ಣ ದೋಣಿಯಂತೆ ಮೇಲ್ಮೈಯಲ್ಲಿ ವೇಗವಾಗಿ ಚಲಿಸುತ್ತದೆ. ಕರ್ಪೂರವು ಅಸಮಪಾರ್ಶ್ವವಾಗಿ ಕರಗುತ್ತದೆ, ಮೇಲ್ಮೈ ಒತ್ತಡದ ಗ್ರೇಡಿಯಂಟ್ ಅನ್ನು ಸೃಷ್ಟಿಸುತ್ತದೆ (ಹಿಂದೆ ಹೆಚ್ಚಿನ γ, ಮುಂದೆ ಕಡಿಮೆ). ಮೇಲ್ಮೈಯು ಹರಳನ್ನು ಹೆಚ್ಚಿನ-γ ಪ್ರದೇಶಗಳತ್ತ ಎಳೆಯುತ್ತದೆ - ಒಂದು ಮೇಲ್ಮೈ ಒತ್ತಡದ ಮೋಟಾರ್! ಇದನ್ನು ಭೌತಶಾಸ್ತ್ರಜ್ಞ ಸಿ.ವಿ. ಬಾಯ್ಸ್ 1890 ರಲ್ಲಿ ಪ್ರದರ್ಶಿಸಿದರು. ಆಧುನಿಕ ರಸಾಯನಶಾಸ್ತ್ರಜ್ಞರು ಮೈಕ್ರೋರೋಬೋಟ್ಗಳು ಮತ್ತು ಔಷಧ ವಿತರಣಾ ವಾಹನಗಳಿಗಾಗಿ ಇದೇ ರೀತಿಯ ಮರಂಗೋನಿ ಪ್ರಚೋದನೆಯನ್ನು ಬಳಸುತ್ತಾರೆ.
ಪದೇ ಪದೇ ಕೇಳಲಾಗುವ ಪ್ರಶ್ನೆಗಳು
ಮೇಲ್ಮೈ ಒತ್ತಡ (N/m) ಮತ್ತು ಮೇಲ್ಮೈ ಶಕ್ತಿ (J/m²) ಸಂಖ್ಯಾತ್ಮಕವಾಗಿ ಏಕೆ ಸಮಾನವಾಗಿವೆ?
ಇದು ಮೂಲಭೂತ ಉಷ್ಣಬಲ ವಿಜ್ಞಾನದ ಸಂಬಂಧ, ಆಕಸ್ಮಿಕವಲ್ಲ. ಆಯಾಮೀಯವಾಗಿ: [N/m] = (kg·m/s²)/m = kg/s² ಮತ್ತು [J/m²] = (kg·m²/s²)/m² = kg/s². ಅವು ಒಂದೇ ಮೂಲ ಆಯಾಮಗಳನ್ನು ಹೊಂದಿವೆ! ಭೌತಿಕವಾಗಿ: 1 m² ಹೊಸ ಮೇಲ್ಮೈಯನ್ನು ರಚಿಸಲು ಕೆಲಸ = ಬಲ × ದೂರ = (γ N/m) × (1 m) × (1 m) = γ J ಬೇಕಾಗುತ್ತದೆ. ಆದ್ದರಿಂದ ಬಲ/ಉದ್ದ ಎಂದು ಅಳೆಯಲಾದ γ ಶಕ್ತಿ/ಪ್ರದೇಶ ಎಂದು ಅಳೆಯಲಾದ γ ಗೆ ಸಮಾನವಾಗಿರುತ್ತದೆ. ನೀರು @ 20°C: 72.8 mN/m = 72.8 mJ/m² (ಒಂದೇ ಸಂಖ್ಯೆ, ಎರಡು ರೀತಿಯ ವ್ಯಾಖ್ಯಾನ).
ಸಂಸಕ್ತಿ ಮತ್ತು ಅಂಟಿಕೊಳ್ಳುವಿಕೆ ನಡುವಿನ ವ್ಯತ್ಯಾಸವೇನು?
ಸಂಸಕ್ತಿ: ಒಂದೇ ರೀತಿಯ ಅಣುಗಳ ನಡುವಿನ ಆಕರ್ಷಣೆ (ನೀರು-ನೀರು). ಅಂಟಿಕೊಳ್ಳುವಿಕೆ: ವಿಭಿನ್ನ ರೀತಿಯ ಅಣುಗಳ ನಡುವಿನ ಆಕರ್ಷಣೆ (ನೀರು-ಗಾಜು). ಹೆಚ್ಚಿನ ಸಂಸಕ್ತಿ → ಹೆಚ್ಚಿನ ಮೇಲ್ಮೈ ಒತ್ತಡ → ಹನಿಗಳು ಮಣಿಗಳಾಗುತ್ತವೆ (ಗಾಜಿನ ಮೇಲೆ ಪಾದರಸ). ಸಂಸಕ್ತಿಗೆ ಹೋಲಿಸಿದರೆ ಹೆಚ್ಚಿನ ಅಂಟಿಕೊಳ್ಳುವಿಕೆ → ದ್ರವವು ಹರಡುತ್ತದೆ (ಸ್ವಚ್ಛ ಗಾಜಿನ ಮೇಲೆ ನೀರು). ಸಮತೋಲನವು ಯಂಗ್ನ ಸಮೀಕರಣದ ಮೂಲಕ ಸಂಪರ್ಕ ಕೋನ θ ಅನ್ನು ನಿರ್ಧರಿಸುತ್ತದೆ: cos θ = (γ_SV - γ_SL)/γ_LV. ಒದ್ದೆಯಾಗುವಿಕೆ θ < 90° ಆದಾಗ ಸಂಭವಿಸುತ್ತದೆ; ಮಣಿಗಳಾಗುವುದು θ > 90° ಆದಾಗ. ಸೂಪರ್ಹೈಡ್ರೋಫೋಬಿಕ್ ಮೇಲ್ಮೈಗಳು (ಕಮಲದ ಎಲೆ) θ > 150° ಹೊಂದಿರುತ್ತವೆ.
ಸಾಬೂನು ಮೇಲ್ಮೈ ಒತ್ತಡವನ್ನು ಹೇಗೆ ಕಡಿಮೆ ಮಾಡುತ್ತದೆ?
ಸಾಬೂನು ಅಣುಗಳು ಆಂಫಿಫಿಲಿಕ್ ಆಗಿರುತ್ತವೆ: ಹೈಡ್ರೋಫೋಬಿಕ್ ಬಾಲ + ಹೈಡ್ರೋಫಿಲಿಕ್ ತಲೆ. ನೀರು-ಗಾಳಿಯ ಅಂತರಮುಖದಲ್ಲಿ, ಬಾಲಗಳು ಹೊರಕ್ಕೆ ಮುಖಮಾಡುತ್ತವೆ (ನೀರನ್ನು ತಪ್ಪಿಸುತ್ತವೆ), ಮತ್ತು ತಲೆಗಳು ಒಳಕ್ಕೆ ಮುಖಮಾಡುತ್ತವೆ (ನೀರಿನಿಂದ ಆಕರ್ಷಿಸಲ್ಪಡುತ್ತವೆ). ಇದು ಮೇಲ್ಮೈಯಲ್ಲಿನ ನೀರಿನ ಅಣುಗಳ ನಡುವಿನ ಹೈಡ್ರೋಜನ್ ಬಂಧವನ್ನು ಅಡ್ಡಿಪಡಿಸುತ್ತದೆ, ಮೇಲ್ಮೈ ಒತ್ತಡವನ್ನು 72.8 ರಿಂದ 25-30 mN/m ಗೆ ಕಡಿಮೆ ಮಾಡುತ್ತದೆ. ಕಡಿಮೆ γ ನೀರು ಬಟ್ಟೆಗಳನ್ನು ಒದ್ದೆ ಮಾಡಲು ಮತ್ತು ಗ್ರೀಸ್ ಅನ್ನು ಭೇದಿಸಲು ಅನುವು ಮಾಡಿಕೊಡುತ್ತದೆ. ನಿರ್ಣಾಯಕ ಮಿಸೆಲ್ ಸಾಂದ್ರತೆಯಲ್ಲಿ (CMC, ಸಾಮಾನ್ಯವಾಗಿ 0.1-1%), ಅಣುಗಳು ಎಣ್ಣೆಯನ್ನು ಕರಗಿಸುವ ಮಿಸೆಲ್ಗಳನ್ನು ರೂಪಿಸುತ್ತವೆ.
ತಾಪಮಾನದೊಂದಿಗೆ ಮೇಲ್ಮೈ ಒತ್ತಡ ಏಕೆ ಕಡಿಮೆಯಾಗುತ್ತದೆ?
ಹೆಚ್ಚಿನ ತಾಪಮಾನವು ಅಣುಗಳಿಗೆ ಹೆಚ್ಚು ಚಲನ ಶಕ್ತಿಯನ್ನು ನೀಡುತ್ತದೆ, ಅಂತರ-ಆಣ್ವಿಕ ಆಕರ್ಷಣೆಗಳನ್ನು (ಹೈಡ್ರೋಜನ್ ಬಂಧಗಳು, ವಾನ್ ಡರ್ ವಾಲ್ಸ್ ಶಕ್ತಿಗಳು) ದುರ್ಬಲಗೊಳಿಸುತ್ತದೆ. ಮೇಲ್ಮೈ ಅಣುಗಳು ಕಡಿಮೆ ನಿವ್ವಳ ಒಳಮುಖ ಎಳೆತವನ್ನು ಹೊಂದಿರುತ್ತವೆ → ಕಡಿಮೆ ಮೇಲ್ಮೈ ಒತ್ತಡ. ನೀರಿಗಾಗಿ: γ ಪ್ರತಿ °C ಗೆ ~0.15 mN/m ರಷ್ಟು ಕಡಿಮೆಯಾಗುತ್ತದೆ. ನಿರ್ಣಾಯಕ ತಾಪಮಾನದಲ್ಲಿ (ನೀರಿಗಾಗಿ 374°C, 647 K), ದ್ರವ-ಅನಿಲದ ವ್ಯತ್ಯಾಸವು ಕಣ್ಮರೆಯಾಗುತ್ತದೆ ಮತ್ತು γ → 0. ಎಟ್ವೋಸ್ ನಿಯಮವು ಇದನ್ನು ಪ್ರಮಾಣೀಕರಿಸುತ್ತದೆ: γ·V^(2/3) = k(T_c - T) ಇಲ್ಲಿ V = ಮೋಲಾರ್ ಗಾತ್ರ, T_c = ನಿರ್ಣಾಯಕ ತಾಪಮಾನ.
ಮೇಲ್ಮೈ ಒತ್ತಡವನ್ನು ಹೇಗೆ ಅಳೆಯಲಾಗುತ್ತದೆ?
ನಾಲ್ಕು ಮುಖ್ಯ ವಿಧಾನಗಳು: (1) ಡು ನೊಯ್ ರಿಂಗ್: ಪ್ಲಾಟಿನಂ ರಿಂಗ್ ಅನ್ನು ಮೇಲ್ಮೈಯಿಂದ ಎಳೆಯಲಾಗುತ್ತದೆ, ಬಲವನ್ನು ಅಳೆಯಲಾಗುತ್ತದೆ (ಅತ್ಯಂತ ಸಾಮಾನ್ಯ, ±0.1 mN/m). (2) ವಿಲ್ಹೆಲ್ಮಿ ಪ್ಲೇಟ್: ತೆಳುವಾದ ಪ್ಲೇಟ್ ಮೇಲ್ಮೈಯನ್ನು ಸ್ಪರ್ಶಿಸುತ್ತಾ ನೇತಾಡುತ್ತದೆ, ಬಲವನ್ನು ನಿರಂತರವಾಗಿ ಅಳೆಯಲಾಗುತ್ತದೆ (ಅತ್ಯಧಿಕ ನಿಖರತೆ, ±0.01 mN/m). (3) ಪೆಂಡೆಂಟ್ ಡ್ರಾಪ್: ಯಂಗ್-ಲಾಪ್ಲೇಸ್ ಸಮೀಕರಣವನ್ನು ಬಳಸಿಕೊಂಡು ಹನಿಯ ಆಕಾರವನ್ನು ದೃಗ್ವೈಜ್ಞಾನಿಕವಾಗಿ ವಿಶ್ಲೇಷಿಸಲಾಗುತ್ತದೆ (ಹೆಚ್ಚಿನ T/P ನಲ್ಲಿ ಕಾರ್ಯನಿರ್ವಹಿಸುತ್ತದೆ). (4) ಲೋಮನಾಳ ಏರಿಕೆ: ದ್ರವವು ಕಿರಿದಾದ ಟ್ಯೂಬ್ನಲ್ಲಿ ಏರುತ್ತದೆ, ಎತ್ತರವನ್ನು ಅಳೆಯಲಾಗುತ್ತದೆ: γ = ρghr/(2cosθ) ಇಲ್ಲಿ ρ = ಸಾಂದ್ರತೆ, h = ಎತ್ತರ, r = ತ್ರಿಜ್ಯ, θ = ಸಂಪರ್ಕ ಕೋನ.
ಯಂಗ್-ಲಾಪ್ಲೇಸ್ ಸಮೀಕರಣ ಎಂದರೇನು?
ΔP = γ(1/R₁ + 1/R₂) ಬಾಗಿದ ಅಂತರಮುಖದಾದ್ಯಂತ ಒತ್ತಡದ ವ್ಯತ್ಯಾಸವನ್ನು ವಿವರಿಸುತ್ತದೆ. R₁ ಮತ್ತು R₂ ಮುಖ್ಯ ವಕ್ರತೆಯ ತ್ರಿಜ್ಯಗಳಾಗಿವೆ. ಗೋಳಕ್ಕಾಗಿ (ಗುಳ್ಳೆ, ಹನಿ): ΔP = 2γ/R. ಸಣ್ಣ ಗುಳ್ಳೆಗಳು ದೊಡ್ಡ ಗುಳ್ಳೆಗಳಿಗಿಂತ ಹೆಚ್ಚಿನ ಆಂತರಿಕ ಒತ್ತಡವನ್ನು ಹೊಂದಿರುತ್ತವೆ. ಉದಾಹರಣೆ: 1 ಮಿಮೀ ನೀರಿನ ಹನಿಯು ΔP = 2×0.0728/0.0005 = 291 Pa (0.003 atm) ಹೊಂದಿದೆ. ಇದು ಫೋಮ್ನಲ್ಲಿನ ಸಣ್ಣ ಗುಳ್ಳೆಗಳು ಏಕೆ ಕುಗ್ಗುತ್ತವೆ (ಅನಿಲವು ಸಣ್ಣದರಿಂದ ದೊಡ್ಡದಕ್ಕೆ ಹರಡುತ್ತದೆ) ಮತ್ತು ಶ್ವಾಸಕೋಶದ ಅಲ್ವಿಯೋಲಿಗಳಿಗೆ ಮೇಲ್ಮೈ ಸಕ್ರಿಯಕಾರಕ ಏಕೆ ಬೇಕು (ಅವು ಕುಸಿಯದಂತೆ γ ಅನ್ನು ಕಡಿಮೆ ಮಾಡುತ್ತದೆ) ಎಂಬುದನ್ನು ವಿವರಿಸುತ್ತದೆ.
ಪಾದರಸವು ಮಣಿಗಳಾಗುವುದೇಕೆ, ಆದರೆ ನೀರು ಗಾಜಿನ ಮೇಲೆ ಹರಡುತ್ತದೆ?
ಪಾದರಸ: ಬಲವಾದ ಸಂಸಕ್ತಿ (ಲೋಹೀಯ ಬಂಧಗಳು, γ = 486 mN/m) >> ಗಾಜಿಗೆ ದುರ್ಬಲ ಅಂಟಿಕೊಳ್ಳುವಿಕೆ → ಸಂಪರ್ಕ ಕೋನ θ ≈ 140° → ಮಣಿಗಳಾಗುತ್ತದೆ. ನೀರು: ಮಧ್ಯಮ ಸಂಸಕ್ತಿ (ಹೈಡ್ರೋಜನ್ ಬಂಧಗಳು, γ = 72.8 mN/m) < ಗಾಜಿಗೆ ಬಲವಾದ ಅಂಟಿಕೊಳ್ಳುವಿಕೆ (ಮೇಲ್ಮೈ -OH ಗುಂಪುಗಳೊಂದಿಗೆ ಹೈಡ್ರೋಜನ್ ಬಂಧಗಳು) → θ ≈ 0-20° → ಹರಡುತ್ತದೆ. ಯಂಗ್ನ ಸಮೀಕರಣ: cos θ = (γ_ಘನ-ಆವಿ - γ_ಘನ-ದ್ರವ)/γ_ದ್ರವ-ಆವಿ. ಅಂಟಿಕೊಳ್ಳುವಿಕೆ > ಸಂಸಕ್ತಿ ಆದಾಗ, cos θ > 0, ಆದ್ದರಿಂದ θ < 90° (ಒದ್ದೆಯಾಗುವಿಕೆ).
ಮೇಲ್ಮೈ ಒತ್ತಡವು ಋಣಾತ್ಮಕವಾಗಿರಬಹುದೇ?
ಇಲ್ಲ. ಮೇಲ್ಮೈ ಒತ್ತಡವು ಯಾವಾಗಲೂ ಧನಾತ್ಮಕವಾಗಿರುತ್ತದೆ - ಇದು ಹೊಸ ಮೇಲ್ಮೈ ವಿಸ್ತೀರ್ಣವನ್ನು ರಚಿಸುವ ಶಕ್ತಿಯ ವೆಚ್ಚವನ್ನು ಪ್ರತಿನಿಧಿಸುತ್ತದೆ. ಋಣಾತ್ಮಕ γ ಎಂದರೆ ಮೇಲ್ಮೈಗಳು ಸ್ವಾಭಾವಿಕವಾಗಿ ವಿಸ್ತರಿಸುತ್ತವೆ, ಇದು ಉಷ್ಣಬಲ ವಿಜ್ಞಾನವನ್ನು ಉಲ್ಲಂಘಿಸುತ್ತದೆ (ಎಂಟ್ರೊಪಿ ಹೆಚ್ಚಾಗುತ್ತದೆ, ಆದರೆ ಬೃಹತ್ ಹಂತವು ಹೆಚ್ಚು ಸ್ಥಿರವಾಗಿರುತ್ತದೆ). ಆದಾಗ್ಯೂ, ಎರಡು ದ್ರವಗಳ ನಡುವಿನ ಅಂತರಮುಖ ಒತ್ತಡವು ತುಂಬಾ ಕಡಿಮೆಯಿರಬಹುದು (ಶೂನ್ಯಕ್ಕೆ ಹತ್ತಿರ): ವರ್ಧಿತ ತೈಲ மீட்பಿನಲ್ಲಿ, ಮೇಲ್ಮೈ ಸಕ್ರಿಯಕಾರಕಗಳು ತೈಲ-ನೀರಿನ γ ಅನ್ನು <0.01 mN/m ಗೆ ಕಡಿಮೆ ಮಾಡುತ್ತವೆ, ಇದು ಸ್ವಾಭಾವಿಕ ಎಮಲ್ಸಿಫಿಕೇಶನ್ಗೆ ಕಾರಣವಾಗುತ್ತದೆ. ನಿರ್ಣಾಯಕ ಬಿಂದುವಿನಲ್ಲಿ, γ = 0 ನಿಖರವಾಗಿ (ದ್ರವ-ಅನಿಲದ ವ್ಯತ್ಯಾಸವು ಕಣ್ಮರೆಯಾಗುತ್ತದೆ).
ಸಂಪೂರ್ಣ ಪರಿಕರಗಳ ಡೈರೆಕ್ಟರಿ
UNITS ನಲ್ಲಿ ಲಭ್ಯವಿರುವ ಎಲ್ಲಾ 71 ಪರಿಕರಗಳು