ദ്രാവക പ്രതലത്തിലെ ഒരു രേഖയിലൂടെ പ്രവർത്തിക്കുന്ന ബലം

ന്യൂട്ടൺ പെർ മീറ്റർ (N/m) അല്ലെങ്കിൽ ഡൈൻ പെർ സെന്റിമീറ്റർ (dyn/cm) എന്നിവയിൽ അളക്കുന്നു. ഒരു ദ്രാവക പാളിയുമായി സമ്പർക്കത്തിലുള്ള ചലിപ്പിക്കാവുന്ന വശമുള്ള ഒരു ഫ്രെയിം നിങ്ങൾ സങ്കൽപ്പിച്ചാൽ, പ്രതലബലം ആ വശത്ത് വലിക്കുന്ന ബലത്തെ അതിന്റെ നീളം കൊണ്ട് ഹരിച്ചതാണ്. ഇതാണ് യാന്ത്രിക നിർവചനം.

സൂത്രവാക്യം: γ = F/L ഇവിടെ F = ബലം, L = അരികിന്റെ നീളം

ഉദാഹരണം: വെള്ളം @ 20°C = 72.8 mN/m എന്നാൽ ഒരു മീറ്റർ അരികിന് 0.0728 N ബലം

പുതിയ പ്രതല വിസ്തീർണ്ണം സൃഷ്ടിക്കാൻ ആവശ്യമായ ഊർജ്ജം

ജൂൾ പെർ സ്ക്വയർ മീറ്റർ (J/m²) അല്ലെങ്കിൽ എർഗ് പെർ സ്ക്വയർ സെന്റിമീറ്റർ (erg/cm²) എന്നിവയിൽ അളക്കുന്നു. പുതിയ പ്രതല വിസ്തീർണ്ണം സൃഷ്ടിക്കുന്നതിന് അന്തർ-തന്മാത്രാ ബലങ്ങൾക്കെതിരെ പ്രവർത്തിക്കേണ്ടതുണ്ട്. ഇത് സംഖ്യാപരമായി പ്രതലബലത്തിന് തുല്യമാണ്, പക്ഷേ ബലത്തിന്റെ കാഴ്ചപ്പാടിന് പകരം ഊർജ്ജത്തിന്റെ കാഴ്ചപ്പാടിനെ പ്രതിനിധീകരിക്കുന്നു.

സൂത്രവാക്യം: γ = E/A ഇവിടെ E = ഊർജ്ജം, A = പ്രതല വിസ്തീർണ്ണത്തിലെ വർദ്ധനവ്

ഉദാഹരണം: വെള്ളം @ 20°C = 72.8 mJ/m² = 72.8 mN/m (ഒരേ സംഖ്യ, ഇരട്ട വ്യാഖ്യാനം)

അന്തർ-തന്മാത്രാ ബലങ്ങൾ പ്രതലത്തിന്റെ സ്വഭാവം നിർണ്ണയിക്കുന്നു

കോഹെഷൻ: സമാന തന്മാത്രകൾ തമ്മിലുള്ള ആകർഷണം (ദ്രാവകം-ദ്രാവകം). അഡ്ഹെഷൻ: വ്യത്യസ്ത തന്മാത്രകൾ തമ്മിലുള്ള ആകർഷണം (ദ്രാവകം-ഖരം). ഉയർന്ന കോഹെഷൻ → ഉയർന്ന പ്രതലബലം → തുള്ളികൾ മുത്തുകളായി രൂപം കൊള്ളുന്നു. ഉയർന്ന അഡ്ഹെഷൻ → ദ്രാവകം പരക്കുന്നു (നനയുന്നു). സന്തുലിതാവസ്ഥ സമ്പർക്ക കോണും കാപ്പിലറി പ്രവർത്തനവും നിർണ്ണയിക്കുന്നു.

സമ്പർക്ക കോൺ θ: cos θ = (γ_SV - γ_SL) / γ_LV (യങ്ങിന്റെ സമവാക്യം)

ഉദാഹരണം: ഗ്ലാസ്സിലെ വെള്ളത്തിന് കുറഞ്ഞ θ ഉണ്ട് (അഡ്ഹെഷൻ > കോഹെഷൻ) → പരക്കുന്നു. ഗ്ലാസ്സിലെ മെർക്കുറിക്ക് ഉയർന്ന θ ഉണ്ട് (കോഹെഷൻ >> അഡ്ഹെഷൻ) → മുത്തുകളായി രൂപം കൊള്ളുന്നു.

പ്രതലബലത്തെക്കുറിച്ചുള്ള ആദ്യത്തെ അളവ്പരമായ പരീക്ഷണങ്ങൾ

ജർമ്മൻ ഭൗതികശാസ്ത്രജ്ഞനായ സെഗ്നർ പൊങ്ങിക്കിടക്കുന്ന സൂചികളെക്കുറിച്ച് പഠിക്കുകയും ജലത്തിന്റെ ഉപരിതലം വലിച്ചുനീട്ടിയ സ്തരങ്ങളെപ്പോലെ പെരുമാറുന്നുവെന്ന് നിരീക്ഷിക്കുകയും ചെയ്തു. അദ്ദേഹം ബലങ്ങൾ കണക്കാക്കി, പക്ഷേ പ്രതിഭാസത്തെ വിശദീകരിക്കാൻ തന്മാത്രാ സിദ്ധാന്തം ഇല്ലായിരുന്നു.

സമ്പർക്ക കോണിനുള്ള യങ്ങിന്റെ സമവാക്യം

ബ്രിട്ടീഷ് പോളിമത്ത് യങ്ങ് പ്രതലബലം, സമ്പർക്ക കോൺ, നനയൽ എന്നിവ തമ്മിലുള്ള ബന്ധം കണ്ടെത്തി: cos θ = (γ_SV - γ_SL)/γ_LV. ഈ അടിസ്ഥാനപരമായ സമവാക്യം ഇന്നും മെറ്റീരിയൽ സയൻസിലും മൈക്രോഫ്ലൂയിഡിക്സിലും ഉപയോഗിക്കുന്നു.

മർദ്ദത്തിനായുള്ള യങ്ങ്-ലാപ്ലേസ് സമവാക്യം

ലാപ്ലേസ് ΔP = γ(1/R₁ + 1/R₂) എന്ന സമവാക്യം കണ്ടെത്തി, വളഞ്ഞ സമ്പർക്കമുഖങ്ങൾക്ക് മർദ്ദ വ്യത്യാസങ്ങളുണ്ടെന്ന് കാണിക്കുന്നു. ഇത് ചെറിയ കുമിളകൾക്ക് വലിയ കുമിളകളെക്കാൾ ഉയർന്ന ആന്തരിക മർദ്ദം എന്തുകൊണ്ടാണെന്ന് വിശദീകരിക്കുന്നു - ശ്വാസകോശ ശരീരശാസ്ത്രവും എമൽഷൻ സ്ഥിരതയും മനസ്സിലാക്കുന്നതിന് ഇത് നിർണ്ണായകമാണ്.

പ്രതലബലത്തിന്റെ തന്മാത്രാ സിദ്ധാന്തം

ഡച്ച് ഭൗതികശാസ്ത്രജ്ഞനായ വാൻ ഡെർ വാൽസ് അന്തർ-തന്മാത്രാ ബലങ്ങൾ ഉപയോഗിച്ച് പ്രതലബലം വിശദീകരിച്ചു. അദ്ദേഹത്തിന്റെ തന്മാത്രാ ആകർഷണത്തെക്കുറിച്ചുള്ള പ്രവർത്തനത്തിന് 1910-ൽ നോബൽ സമ്മാനം ലഭിച്ചു, ഇത് കാപ്പിലറിറ്റി, അഡ്ഹെഷൻ, ക്രിട്ടിക്കൽ പോയിന്റ് എന്നിവ മനസ്സിലാക്കുന്നതിനുള്ള അടിത്തറയിട്ടു.

ഏകപാളികളും പ്രതല രസതന്ത്രവും

ലാങ്മുയർ ജലത്തിന്റെ ഉപരിതലത്തിലെ തന്മാത്രാ പാളികളെക്കുറിച്ച് പഠിക്കുകയും പ്രതല രസതന്ത്രം എന്ന ശാസ്ത്രശാഖയ്ക്ക് രൂപം നൽകുകയും ചെയ്തു. അദ്ദേഹത്തിന്റെ സർഫാക്റ്റന്റുകൾ, അഡ്സോർപ്ഷൻ, തന്മാത്രാ ഓറിയന്റേഷൻ എന്നിവയെക്കുറിച്ചുള്ള പ്രവർത്തനത്തിന് 1932-ൽ നോബൽ സമ്മാനം ലഭിച്ചു. ലാങ്മുയർ-ബ്ലോഡ്ജെറ്റ് പാളികൾ അദ്ദേഹത്തിന്റെ പേരിലാണ് അറിയപ്പെടുന്നത്.

പ്രതലബലം നനയൽ, പരക്കൽ, ഒട്ടിച്ചേരൽ എന്നിവ നിർണ്ണയിക്കുന്നു:

• പെയിന്റ് ഫോർമുലേഷൻ: സബ്സ്റ്റ്രേറ്റുകളിൽ ഒപ്റ്റിമൽ പരക്കലിനായി γ 25-35 mN/m ആയി ക്രമീകരിക്കുക
• ഇങ്ക്-ജെറ്റ് പ്രിന്റിംഗ്: നനയുന്നതിന് മഷിക്ക് γ < സബ്സ്റ്റ്രേറ്റ് ആയിരിക്കണം (സാധാരണയായി 25-40 mN/m)
• കൊറോണ ട്രീറ്റ്മെന്റ്: ഒട്ടിച്ചേരലിനായി പോളിമറിന്റെ പ്രതല ഊർജ്ജം 30 → 50+ mN/m ആയി വർദ്ധിപ്പിക്കുന്നു
• പൗഡർ കോട്ടിംഗുകൾ: കുറഞ്ഞ പ്രതലബലം നിരപ്പാക്കാനും തിളക്കം വികസിപ്പിക്കാനും സഹായിക്കുന്നു
• ആന്റി-ഗ്രാഫിറ്റി കോട്ടിംഗുകൾ: കുറഞ്ഞ γ (15-20 mN/m) പെയിന്റ് ഒട്ടിച്ചേരുന്നത് തടയുന്നു
• ഗുണനിലവാര നിയന്ത്രണം: ബാച്ച്-ടു-ബാച്ച് സ്ഥിരതയ്ക്കായി ഡു നോയ് റിംഗ് ടെൻസിയോമീറ്റർ

ഡിറ്റർജെന്റുകൾ പ്രതലബലം കുറച്ചുകൊണ്ട് പ്രവർത്തിക്കുന്നു:

• ശുദ്ധജലം: γ = 72.8 mN/m (തുണികളിൽ നന്നായി തുളച്ചുകയറുന്നില്ല)
• വെള്ളം + സോപ്പ്: γ = 25-30 mN/m (തുളച്ചുകയറുന്നു, നനയ്ക്കുന്നു, എണ്ണ നീക്കം ചെയ്യുന്നു)
• ക്രിട്ടിക്കൽ മൈസൽ കോൺസൺട്രേഷൻ (CMC): CMC വരെ γ കുത്തനെ കുറയുന്നു, തുടർന്ന് നിരപ്പാകുന്നു
• വെറ്റിംഗ് ഏജന്റുകൾ: വ്യാവസായിക ക്ലീനറുകൾ γ-നെ <30 mN/m ആയി കുറയ്ക്കുന്നു
• ഡിഷ്വാഷിംഗ് ലിക്വിഡ്: എണ്ണ നീക്കം ചെയ്യാൻ γ ≈ 27-30 mN/m ആയി രൂപപ്പെടുത്തിയിരിക്കുന്നു
• കീടനാശിനി സ്പ്രേയറുകൾ: ഇലകൾക്ക് മികച്ച കവറേജ് ലഭിക്കാൻ γ കുറയ്ക്കാൻ സർഫാക്റ്റന്റുകൾ ചേർക്കുക

എണ്ണയും വെള്ളവും തമ്മിലുള്ള ഇന്റർഫേഷ്യൽ ടെൻഷൻ എണ്ണയെടുക്കലിനെ ബാധിക്കുന്നു:

• എണ്ണ-വെള്ളം ഇന്റർഫേഷ്യൽ ടെൻഷൻ: സാധാരണയായി 20-50 mN/m
• മെച്ചപ്പെട്ട എണ്ണ വീണ്ടെടുക്കൽ (EOR): γ <0.01 mN/m ആയി കുറയ്ക്കാൻ സർഫാക്റ്റന്റുകൾ കുത്തിവയ്ക്കുക
• കുറഞ്ഞ γ → എണ്ണത്തുള്ളികൾ എമൽസിഫൈ ചെയ്യുന്നു → സുഷിരങ്ങളുള്ള പാറയിലൂടെ ഒഴുകുന്നു → വീണ്ടെടുക്കൽ വർദ്ധിക്കുന്നു
• ക്രൂഡ് ഓയിലിന്റെ സ്വഭാവം: ആരോമാറ്റിക് ഉള്ളടക്കം പ്രതലബലത്തെ ബാധിക്കുന്നു
• പൈപ്പ് ലൈൻ ഫ്ലോ: കുറഞ്ഞ γ എമൽഷന്റെ സ്ഥിരത കുറയ്ക്കുന്നു, വേർതിരിക്കാൻ സഹായിക്കുന്നു
• പെൻഡന്റ് ഡ്രോപ്പ് രീതി റിസർവോയർ താപനില/മർദ്ദത്തിൽ γ അളക്കുന്നു

ജീവൻ നിലനിർത്തുന്ന പ്രക്രിയകൾക്ക് പ്രതലബലം അത്യന്താപേക്ഷിതമാണ്:

• ശ്വാസകോശത്തിലെ സർഫാക്ടന്റ്: അൽവിയോളാർ γ 70-ൽ നിന്ന് 25 mN/m ആയി കുറയ്ക്കുന്നു, ശ്വാസകോശം ചുരുങ്ങുന്നത് തടയുന്നു
• മാസം തികയാത്ത കുഞ്ഞുങ്ങൾ: അപര്യാപ്തമായ സർഫാക്ടന്റ് കാരണം ശ്വാസകോശ സംബന്ധമായ ബുദ്ധിമുട്ടുകൾ
• കോശസ്തരങ്ങൾ: ലിപിഡ് ബൈലേയറിന്റെ γ ≈ 0.1-2 mN/m (വഴക്കത്തിന് വളരെ കുറവാണ്)
• രക്ത പ്ലാസ്മ: γ ≈ 50-60 mN/m, രോഗങ്ങളിൽ വർദ്ധിക്കുന്നു (പ്രമേഹം, രക്തപ്രവാഹത്തിന്)
• കണ്ണുനീർ പാളി: ബാഷ്പീകരണം കുറയ്ക്കുന്ന ലിപിഡ് പാളിയോടുകൂടിയ മൾട്ടി-ലെയർ ഘടന
• പ്രാണികളുടെ ശ്വസനം: ട്രാക്കിയൽ സിസ്റ്റം വെള്ളം കയറുന്നത് തടയാൻ പ്രതലബലത്തെ ആശ്രയിക്കുന്നു

വെള്ളത്തിലെ പ്രാണികൾ (Gerridae) വെള്ളത്തിന്റെ ഉയർന്ന പ്രതലബലം (72.8 mN/m) ഉപയോഗിച്ച് അവയുടെ ശരീരഭാരത്തിന്റെ 15 ഇരട്ടി താങ്ങുന്നു. അവയുടെ കാലുകൾ സൂപ്പർഹൈഡ്രോഫോബിക് (സമ്പർക്ക കോൺ >150°) ആയ മെഴുക് രോമങ്ങളാൽ മൂടപ്പെട്ടിരിക്കുന്നു. ഓരോ കാലും വെള്ളത്തിന്റെ പ്രതലത്തിൽ ഒരു കുഴി ഉണ്ടാക്കുന്നു, പ്രതലബലം മുകളിലേക്കുള്ള ബലം നൽകുന്നു. നിങ്ങൾ സോപ്പ് ചേർത്താൽ (γ 30 mN/m ആയി കുറച്ചാൽ), അവ ഉടൻ മുങ്ങും!

പ്രതലബലം ഒരു നിശ്ചിത വ്യാപ്തത്തിന് പ്രതല വിസ്തീർണ്ണം കുറയ്ക്കുന്നതിന് പ്രവർത്തിക്കുന്നു. ഒരു ഗോളത്തിന് ഏത് വ്യാപ്തത്തിനും ഏറ്റവും കുറഞ്ഞ പ്രതല വിസ്തീർണ്ണമുണ്ട് (ഐസോപെരിമെട്രിക് അസമത്വം). സോപ്പ് കുമിളകൾ ഇത് മനോഹരമായി കാണിക്കുന്നു: ഉള്ളിലെ വായു പുറത്തേക്ക് തള്ളുന്നു, പ്രതലബലം ഉള്ളിലേക്ക് വലിക്കുന്നു, സന്തുലിതാവസ്ഥ ഒരു തികഞ്ഞ ഗോളം സൃഷ്ടിക്കുന്നു. ഗോളാകൃതിയില്ലാത്ത കുമിളകൾക്ക് (കമ്പി ഫ്രെയിമുകളിലെ ക്യൂബിക് പോലുള്ളവ) ഉയർന്ന ഊർജ്ജമുണ്ട്, അവ അസ്ഥിരമാണ്.

നവജാത ശിശുക്കളുടെ ശ്വാസകോശങ്ങളിൽ പൾമണറി സർഫാക്ടന്റ് (ഫോസ്ഫോലിപിഡുകൾ + പ്രോട്ടീനുകൾ) അടങ്ങിയിരിക്കുന്നു, ഇത് അൽവിയോളാർ പ്രതലബലത്തെ 70-ൽ നിന്ന് 25 mN/m ആയി കുറയ്ക്കുന്നു. ഇത് കൂടാതെ, ശ്വാസം പുറത്തുവിടുമ്പോൾ അൽവിയോളികൾ തകരുന്നു (അറ്റെലെക്റ്റാസിസ്). മാസം തികയാത്ത കുഞ്ഞുങ്ങൾക്ക് ആവശ്യത്തിന് സർഫാക്ടന്റ് ഇല്ലാത്തത് ശ്വാസകോശ സംബന്ധമായ ബുദ്ധിമുട്ടുകൾക്ക് (RDS) കാരണമാകുന്നു. സിന്തറ്റിക് സർഫാക്ടന്റ് തെറാപ്പിക്ക് മുമ്പ് (1990-കളിൽ), RDS നവജാത ശിശു മരണത്തിന്റെ ഒരു പ്രധാന കാരണമായിരുന്നു. ഇപ്പോൾ, അതിജീവന നിരക്ക് 95% കവിയുന്നു.

ഒരു ഗ്ലാസിൽ വൈൻ ഒഴിച്ച് നോക്കൂ: വശങ്ങളിൽ തുള്ളികൾ രൂപം കൊള്ളുന്നു, മുകളിലേക്ക് കയറുന്നു, എന്നിട്ട് താഴേക്ക് വീഴുന്നു - 'വൈനിന്റെ കണ്ണുനീർ'. ഇതാണ് മാരംഗോണി പ്രഭാവം: ആൽക്കഹോൾ വെള്ളത്തേക്കാൾ വേഗത്തിൽ ബാഷ്പീകരിക്കപ്പെടുന്നു, ഇത് പ്രതലബല ഗ്രേഡിയന്റുകൾ സൃഷ്ടിക്കുന്നു (γ സ്ഥലപരമായി വ്യത്യാസപ്പെടുന്നു). ദ്രാവകം താഴ്ന്ന γ പ്രദേശങ്ങളിൽ നിന്ന് ഉയർന്ന γ പ്രദേശങ്ങളിലേക്ക് ഒഴുകുന്നു, വൈനിനെ മുകളിലേക്ക് വലിക്കുന്നു. തുള്ളികൾക്ക് ആവശ്യത്തിന് ഭാരമാകുമ്പോൾ, ഗുരുത്വാകർഷണം വിജയിക്കുകയും അവ വീഴുകയും ചെയ്യുന്നു. വെൽഡിംഗ്, കോട്ടിംഗ്, ക്രിസ്റ്റൽ വളർച്ച എന്നിവയിൽ മാരംഗോണി പ്രവാഹങ്ങൾ നിർണ്ണായകമാണ്.

സോപ്പ് തന്മാത്രകൾ ആംഫിഫിലിക് ആണ്: ഹൈഡ്രോഫോബിക് വാൽ (വെള്ളത്തെ വെറുക്കുന്നു) + ഹൈഡ്രോഫിലിക് തല (വെള്ളത്തെ ഇഷ്ടപ്പെടുന്നു). ഒരു ലായനിയിൽ, വാലുകൾ വെള്ളത്തിന്റെ പ്രതലത്തിൽ നിന്ന് പുറത്തേക്ക് നിൽക്കുന്നു, ഹൈഡ്രജൻ ബോണ്ടിംഗിനെ തടസ്സപ്പെടുത്തുകയും γ 72-ൽ നിന്ന് 25-30 mN/m ആയി കുറയ്ക്കുകയും ചെയ്യുന്നു. ക്രിട്ടിക്കൽ മൈസൽ കോൺസൺട്രേഷനിൽ (CMC), തന്മാത്രകൾ ഗോളാകൃതിയിലുള്ള മൈസലുകൾ ഉണ്ടാക്കുന്നു, അവയുടെ വാലുകൾ ഉള്ളിലും (എണ്ണയെ പിടിച്ചെടുക്കുന്നു) തലകൾ പുറത്തും ആയിരിക്കും. ഇതുകൊണ്ടാണ് സോപ്പ് എണ്ണമയം നീക്കം ചെയ്യുന്നത്: എണ്ണ മൈസലുകൾക്കുള്ളിൽ ലയിക്കുകയും കഴുകിപ്പോകുകയും ചെയ്യുന്നു.

വെള്ളത്തിൽ ഒരു കർപ്പൂര ക്രിസ്റ്റൽ ഇടുക, അത് ഒരു ചെറിയ ബോട്ട് പോലെ പ്രതലത്തിൽ സഞ്ചരിക്കും. കർപ്പൂരം അസമമായി അലിയുന്നു, ഇത് ഒരു പ്രതലബല ഗ്രേഡിയന്റ് സൃഷ്ടിക്കുന്നു (പിന്നിൽ ഉയർന്ന γ, മുന്നിൽ താഴ്ന്നത്). പ്രതലം ക്രിസ്റ്റലിനെ ഉയർന്ന γ പ്രദേശങ്ങളിലേക്ക് വലിക്കുന്നു - ഒരു പ്രതലബല മോട്ടോർ! ഇത് 1890-ൽ ഭൗതികശാസ്ത്രജ്ഞനായ സി.വി. ബോയ്സ് പ്രകടിപ്പിച്ചു. ആധുനിക രസതന്ത്രജ്ഞർ മൈക്രോറോബോട്ടുകൾക്കും മരുന്ന് വിതരണ വാഹനങ്ങൾക്കും സമാനമായ മാരംഗോണി പ്രൊപ്പൽഷൻ ഉപയോഗിക്കുന്നു.

ഇതൊരു അടിസ്ഥാന താപഗതിക ബന്ധമാണ്, യാദൃശ്ചികമല്ല. ഡൈമൻഷണലായി: [N/m] = (kg·m/s²)/m = kg/s², [J/m²] = (kg·m²/s²)/m² = kg/s². അവയ്ക്ക് ഒരേ അടിസ്ഥാന ഡൈമൻഷനുകളുണ്ട്! ഭൗതികമായി: 1 m² പുതിയ പ്രതലം സൃഷ്ടിക്കാൻ പ്രവർത്തി = ബലം × ദൂരം = (γ N/m) × (1 m) × (1 m) = γ J ആവശ്യമാണ്. അതിനാൽ ബലം/നീളം ആയി അളന്ന γ ഊർജ്ജം/വിസ്തീർണ്ണം ആയി അളന്ന γ-ക്ക് തുല്യമാണ്. വെള്ളം @ 20°C: 72.8 mN/m = 72.8 mJ/m² (ഒരേ സംഖ്യ, ഇരട്ട വ്യാഖ്യാനം).

കോഹെഷൻ: സമാന തന്മാത്രകൾ തമ്മിലുള്ള ആകർഷണം (വെള്ളം-വെള്ളം). അഡ്ഹെഷൻ: വ്യത്യസ്ത തന്മാത്രകൾ തമ്മിലുള്ള ആകർഷണം (വെള്ളം-ഗ്ലാസ്). ഉയർന്ന കോഹെഷൻ → ഉയർന്ന പ്രതലബലം → തുള്ളികൾ മുത്തുകളായി രൂപം കൊള്ളുന്നു (ഗ്ലാസ്സിലെ മെർക്കുറി). കോഹെഷനെ അപേക്ഷിച്ച് ഉയർന്ന അഡ്ഹെഷൻ → ദ്രാവകം പരക്കുന്നു (ശുദ്ധമായ ഗ്ലാസ്സിലെ വെള്ളം). സന്തുലിതാവസ്ഥ യങ്ങിന്റെ സമവാക്യം വഴി സമ്പർക്ക കോൺ θ നിർണ്ണയിക്കുന്നു: cos θ = (γ_SV - γ_SL)/γ_LV. നനയുന്നത് θ < 90° ആകുമ്പോഴാണ്; മുത്തുകളായി രൂപം കൊള്ളുന്നത് θ > 90° ആകുമ്പോഴാണ്. സൂപ്പർഹൈഡ്രോഫോബിക് പ്രതലങ്ങൾക്ക് (താമരയില) θ > 150° ആണ്.

സോപ്പ് തന്മാത്രകൾ ആംഫിഫിലിക് ആണ്: ഹൈഡ്രോഫോബിക് വാൽ + ഹൈഡ്രോഫിലിക് തല. വെള്ളം-വായു സമ്പർക്കമുഖത്ത്, വാലുകൾ പുറത്തേക്ക് (വെള്ളത്തെ ഒഴിവാക്കി) തലകൾ ഉള്ളിലേക്കും (വെള്ളത്താൽ ആകർഷിക്കപ്പെട്ട്) തിരിഞ്ഞിരിക്കും. ഇത് പ്രതലത്തിലെ ജലതന്മാത്രകൾ തമ്മിലുള്ള ഹൈഡ്രജൻ ബോണ്ടിംഗിനെ തടസ്സപ്പെടുത്തുന്നു, പ്രതലബലത്തെ 72.8-ൽ നിന്ന് 25-30 mN/m ആയി കുറയ്ക്കുന്നു. കുറഞ്ഞ γ വെള്ളത്തിന് തുണികളെ നനയ്ക്കാനും എണ്ണമയത്തിലേക്ക് തുളച്ചുകയറാനും അനുവദിക്കുന്നു. ക്രിട്ടിക്കൽ മൈസൽ കോൺസൺട്രേഷനിൽ (CMC, സാധാരണയായി 0.1-1%), തന്മാത്രകൾ എണ്ണയെ ലയിപ്പിക്കുന്ന മൈസലുകൾ ഉണ്ടാക്കുന്നു.

ഉയർന്ന താപനില തന്മാത്രകൾക്ക് കൂടുതൽ ഗതികോർജ്ജം നൽകുന്നു, ഇത് അന്തർ-തന്മാത്രാ ആകർഷണങ്ങളെ (ഹൈഡ്രജൻ ബോണ്ടുകൾ, വാൻ ഡെർ വാൾസ് ബലങ്ങൾ) ദുർബലമാക്കുന്നു. പ്രതല തന്മാത്രകൾക്ക് കുറഞ്ഞ വല ബലം ഉള്ളിലേക്ക് ഉണ്ടാകുന്നു → കുറഞ്ഞ പ്രതലബലം. വെള്ളത്തിന്: ഓരോ °C ക്കും γ ~0.15 mN/m കുറയുന്നു. ക്രിട്ടിക്കൽ താപനിലയിൽ (വെള്ളത്തിന് 374°C, 647 K), ദ്രാവക-വാതക വ്യത്യാസം ഇല്ലാതാകുകയും γ → 0 ആകുകയും ചെയ്യുന്നു. ഇയോട്ട്വോസ് നിയമം ഇത് അളക്കുന്നു: γ·V^(2/3) = k(T_c - T) ഇവിടെ V = മോളാർ വ്യാപ്തം, T_c = ക്രിട്ടിക്കൽ താപനില.

നാല് പ്രധാന രീതികൾ: (1) ഡു നോയ് റിംഗ്: ഒരു പ്ലാറ്റിനം വളയം പ്രതലത്തിൽ നിന്ന് വലിക്കുന്നു, ബലം അളക്കുന്നു (ഏറ്റവും സാധാരണമായത്, ±0.1 mN/m). (2) വിൽഹെൽമി പ്ലേറ്റ്: ഒരു നേർത്ത പ്ലേറ്റ് പ്രതലത്തിൽ സ്പർശിച്ചുകൊണ്ട് തൂക്കിയിടുന്നു, ബലം തുടർച്ചയായി അളക്കുന്നു (ഏറ്റവും ഉയർന്ന കൃത്യത, ±0.01 mN/m). (3) പെൻഡന്റ് ഡ്രോപ്പ്: യങ്ങ്-ലാപ്ലേസ് സമവാക്യം ഉപയോഗിച്ച് ഒരു തുള്ളിയുടെ ആകൃതി ഒപ്റ്റിക്കലായി വിശകലനം ചെയ്യുന്നു (ഉയർന്ന T/P-ൽ പ്രവർത്തിക്കുന്നു). (4) കാപ്പിലറി റൈസ്: ഒരു ഇടുങ്ങിയ ട്യൂബിൽ ദ്രാവകം ഉയരുന്നു, ഉയരം അളക്കുന്നു: γ = ρghr/(2cosθ) ഇവിടെ ρ = സാന്ദ്രത, h = ഉയരം, r = ആരം, θ = സമ്പർക്ക കോൺ.

ΔP = γ(1/R₁ + 1/R₂) ഒരു വളഞ്ഞ സമ്പർക്കമുഖത്തിലൂടെയുള്ള മർദ്ദ വ്യത്യാസത്തെ വിവരിക്കുന്നു. R₁, R₂ എന്നിവ പ്രധാന വക്രത ആരങ്ങളാണ്. ഒരു ഗോളത്തിന് (കുമിള, തുള്ളി): ΔP = 2γ/R. ചെറിയ കുമിളകൾക്ക് വലിയ കുമിളകളെക്കാൾ ഉയർന്ന ആന്തരിക മർദ്ദമുണ്ട്. ഉദാഹരണം: 1 mm വെള്ളത്തുള്ളിക്ക് ΔP = 2×0.0728/0.0005 = 291 Pa (0.003 atm) ഉണ്ട്. ഇത് എന്തുകൊണ്ടാണ് നുരയിലെ ചെറിയ കുമിളകൾ ചുരുങ്ങുന്നത് (വാതകം ചെറുതിൽ നിന്ന് വലുതിലേക്ക് വ്യാപിക്കുന്നു) എന്നും ശ്വാസകോശത്തിലെ അൽവിയോളികൾക്ക് സർഫാക്ടന്റ് ആവശ്യമായി വരുന്നത് എന്തുകൊണ്ടാണെന്നും (അവ തകരാതിരിക്കാൻ γ കുറയ്ക്കുന്നു) വിശദീകരിക്കുന്നു.

മെർക്കുറി: ശക്തമായ കോഹെഷൻ (ലോഹബന്ധങ്ങൾ, γ = 486 mN/m) >> ഗ്ലാസിനോടുള്ള ദുർബലമായ അഡ്ഹെഷൻ → സമ്പർക്ക കോൺ θ ≈ 140° → മുത്തുകളായി രൂപം കൊള്ളുന്നു. വെള്ളം: മിതമായ കോഹെഷൻ (ഹൈഡ്രജൻ ബോണ്ടുകൾ, γ = 72.8 mN/m) < ഗ്ലാസിനോടുള്ള ശക്തമായ അഡ്ഹെഷൻ (പ്രതലത്തിലെ -OH ഗ്രൂപ്പുകളുമായുള്ള ഹൈഡ്രജൻ ബോണ്ടുകൾ) → θ ≈ 0-20° → പരക്കുന്നു. യങ്ങിന്റെ സമവാക്യം: cos θ = (γ_ഖരം-ബാഷ്പം - γ_ഖരം-ദ്രാവകം)/γ_ദ്രാവകം-ബാഷ്പം. അഡ്ഹെഷൻ > കോഹെഷൻ ആകുമ്പോൾ, cos θ > 0, അതിനാൽ θ < 90° (നനയുന്നു).

ഇല്ല. പ്രതലബലം എല്ലായ്പ്പോഴും പോസിറ്റീവ് ആണ് - ഇത് പുതിയ പ്രതല വിസ്തീർണ്ണം സൃഷ്ടിക്കുന്നതിനുള്ള ഊർജ്ജച്ചെലവിനെ പ്രതിനിധീകരിക്കുന്നു. ഒരു നെഗറ്റീവ് γ അർത്ഥമാക്കുന്നത് പ്രതലങ്ങൾ സ്വയമേവ വികസിക്കുമെന്നാണ്, ഇത് താപഗതികത്തെ ലംഘിക്കുന്നു (എൻട്രോപ്പി വർദ്ധിക്കുന്നു, പക്ഷേ ബൾക്ക് ഘട്ടം കൂടുതൽ സ്ഥിരതയുള്ളതാണ്). എന്നിരുന്നാലും, രണ്ട് ദ്രാവകങ്ങൾക്കിടയിലുള്ള ഇന്റർഫേഷ്യൽ ടെൻഷൻ വളരെ കുറവായിരിക്കാം (പൂജ്യത്തിനടുത്ത്): മെച്ചപ്പെട്ട എണ്ണ വീണ്ടെടുക്കലിൽ, സർഫാക്റ്റന്റുകൾ എണ്ണ-വെള്ളം γ-നെ <0.01 mN/m ആയി കുറയ്ക്കുന്നു, ഇത് സ്വയമേവയുള്ള എമൽസിഫിക്കേഷന് കാരണമാകുന്നു. ക്രിട്ടിക്കൽ പോയിന്റിൽ, γ = 0 കൃത്യമായി (ദ്രാവക-വാതക വ്യത്യാസം ഇല്ലാതാകുന്നു).