ਤਰਲ ਦੀ ਸਤਹ 'ਤੇ ਇੱਕ ਲਾਈਨ ਦੇ ਨਾਲ ਕੰਮ ਕਰਨ ਵਾਲਾ ਬਲ

ਨਿਊਟਨ ਪ੍ਰਤੀ ਮੀਟਰ (N/m) ਜਾਂ ਡਾਈਨ ਪ੍ਰਤੀ ਸੈਂਟੀਮੀਟਰ (dyn/cm) ਵਿੱਚ ਮਾਪਿਆ ਜਾਂਦਾ ਹੈ। ਜੇ ਤੁਸੀਂ ਇੱਕ ਤਰਲ ਫਿਲਮ ਦੇ ਸੰਪਰਕ ਵਿੱਚ ਇੱਕ ਚੱਲਣਯੋਗ ਪਾਸੇ ਵਾਲੇ ਇੱਕ ਫਰੇਮ ਦੀ ਕਲਪਨਾ ਕਰਦੇ ਹੋ, ਤਾਂ ਸਤਹ ਤਣਾਅ ਉਸ ਪਾਸੇ ਨੂੰ ਖਿੱਚਣ ਵਾਲਾ ਬਲ ਹੈ ਜਿਸਨੂੰ ਉਸਦੀ ਲੰਬਾਈ ਨਾਲ ਵੰਡਿਆ ਗਿਆ ਹੈ। ਇਹ ਮਕੈਨੀਕਲ ਪਰਿਭਾਸ਼ਾ ਹੈ।

ਫਾਰਮੂਲਾ: γ = F/L ਜਿੱਥੇ F = ਬਲ, L = ਕਿਨਾਰੇ ਦੀ ਲੰਬਾਈ

ਉਦਾਹਰਨ: ਪਾਣੀ @ 20°C = 72.8 mN/m ਦਾ ਮਤਲਬ ਹੈ ਕਿਨਾਰੇ ਦੇ ਪ੍ਰਤੀ ਮੀਟਰ 0.0728 N ਦਾ ਬਲ

ਨਵਾਂ ਸਤਹ ਖੇਤਰ ਬਣਾਉਣ ਲਈ ਲੋੜੀਂਦੀ ਊਰਜਾ

ਜੂਲ ਪ੍ਰਤੀ ਵਰਗ ਮੀਟਰ (J/m²) ਜਾਂ ਅਰਗ ਪ੍ਰਤੀ ਵਰਗ ਸੈਂਟੀਮੀਟਰ (erg/cm²) ਵਿੱਚ ਮਾਪਿਆ ਜਾਂਦਾ ਹੈ। ਨਵਾਂ ਸਤਹ ਖੇਤਰ ਬਣਾਉਣ ਲਈ ਅੰਤਰ-ਅਣੂ ਬਲਾਂ ਦੇ ਵਿਰੁੱਧ ਕੰਮ ਦੀ ਲੋੜ ਹੁੰਦੀ ਹੈ। ਇਹ ਅੰਕੀ ਤੌਰ 'ਤੇ ਸਤਹ ਤਣਾਅ ਦੇ ਬਰਾਬਰ ਹੈ ਪਰ ਬਲ ਦੇ ਦ੍ਰਿਸ਼ਟੀਕੋਣ ਦੀ ਬਜਾਏ ਊਰਜਾ ਦੇ ਦ੍ਰਿਸ਼ਟੀਕੋਣ ਨੂੰ ਦਰਸਾਉਂਦਾ ਹੈ।

ਫਾਰਮੂਲਾ: γ = E/A ਜਿੱਥੇ E = ਊਰਜਾ, A = ਸਤਹ ਖੇਤਰ ਵਿੱਚ ਵਾਧਾ

ਉਦਾਹਰਨ: ਪਾਣੀ @ 20°C = 72.8 mJ/m² = 72.8 mN/m (ਇੱਕੋ ਜਿਹਾ ਨੰਬਰ, ਦੋਹਰੀ ਵਿਆਖਿਆ)

ਅੰਤਰ-ਅਣੂ ਬਲ ਸਤਹ ਦੇ ਵਿਵਹਾਰ ਨੂੰ ਨਿਰਧਾਰਤ ਕਰਦੇ ਹਨ

ਇਕਸੁਰਤਾ: ਇੱਕੋ ਜਿਹੇ ਅਣੂਆਂ ਵਿਚਕਾਰ ਖਿੱਚ (ਤਰਲ-ਤਰਲ)। ਚਿਪਕਣ: ਵੱਖ-ਵੱਖ ਅਣੂਆਂ ਵਿਚਕਾਰ ਖਿੱਚ (ਤਰਲ-ਠੋਸ)। ਉੱਚ ਇਕਸੁਰਤਾ → ਉੱਚ ਸਤਹ ਤਣਾਅ → ਬੂੰਦਾਂ ਮਣਕੇ ਬਣ ਜਾਂਦੀਆਂ ਹਨ। ਉੱਚ ਚਿਪਕਣ → ਤਰਲ ਫੈਲਦਾ ਹੈ (ਗਿੱਲਾਪਣ)। ਸੰਤੁਲਨ ਸੰਪਰਕ ਕੋਣ ਅਤੇ ਕੇਸ਼ਿਕਾ ਕਿਰਿਆ ਨੂੰ ਨਿਰਧਾਰਤ ਕਰਦਾ ਹੈ।

ਸੰਪਰਕ ਕੋਣ θ: cos θ = (γ_SV - γ_SL) / γ_LV (ਯੰਗ ਦਾ ਸਮੀਕਰਨ)

ਉਦਾਹਰਨ: ਸ਼ੀਸ਼ੇ 'ਤੇ ਪਾਣੀ ਦਾ θ ਘੱਟ ਹੁੰਦਾ ਹੈ (ਚਿਪਕਣ > ਇਕਸੁਰਤਾ) → ਫੈਲਦਾ ਹੈ। ਸ਼ੀਸ਼ੇ 'ਤੇ ਪਾਰੇ ਦਾ θ ਉੱਚਾ ਹੁੰਦਾ ਹੈ (ਇਕਸੁਰਤਾ >> ਚਿਪਕਣ) → ਮਣਕੇ ਬਣ ਜਾਂਦੇ ਹਨ।

ਸਤਹ ਤਣਾਅ 'ਤੇ ਪਹਿਲੇ ਮਾਤਰਾਤਮਕ ਪ੍ਰਯੋਗ

ਜਰਮਨ ਭੌਤਿਕ ਵਿਗਿਆਨੀ ਸੇਗਨਰ ਨੇ ਤੈਰਦੀਆਂ ਸੂਈਆਂ ਦਾ ਅਧਿਐਨ ਕੀਤਾ ਅਤੇ ਦੇਖਿਆ ਕਿ ਪਾਣੀ ਦੀਆਂ ਸਤਹਾਂ ਖਿੱਚੀਆਂ ਹੋਈਆਂ ਝਿੱਲੀਆਂ ਵਾਂਗ ਵਿਵਹਾਰ ਕਰਦੀਆਂ ਹਨ। ਉਸਨੇ ਬਲਾਂ ਦੀ ਗਣਨਾ ਕੀਤੀ ਪਰ ਇਸ ਵਰਤਾਰੇ ਨੂੰ ਸਮਝਾਉਣ ਲਈ ਉਸ ਕੋਲ ਅਣੂ ਸਿਧਾਂਤ ਨਹੀਂ ਸੀ।

ਸੰਪਰਕ ਕੋਣ ਲਈ ਯੰਗ ਦਾ ਸਮੀਕਰਨ

ਬ੍ਰਿਟਿਸ਼ ਪੌਲੀਮੈਥ ਯੰਗ ਨੇ ਸਤਹ ਤਣਾਅ, ਸੰਪਰਕ ਕੋਣ ਅਤੇ ਗਿੱਲੇਪਣ ਵਿਚਕਾਰ ਸਬੰਧ ਨੂੰ ਕੱਢਿਆ: cos θ = (γ_SV - γ_SL)/γ_LV। ਇਹ ਬੁਨਿਆਦੀ ਸਮੀਕਰਨ ਅੱਜ ਵੀ ਪਦਾਰਥ ਵਿਗਿਆਨ ਅਤੇ ਮਾਈਕ੍ਰੋਫਲੂਇਡਿਕਸ ਵਿੱਚ ਵਰਤਿਆ ਜਾਂਦਾ ਹੈ।

ਦਬਾਅ ਲਈ ਯੰਗ-ਲਾਪਲੇਸ ਸਮੀਕਰਨ

ਲਾਪਲੇਸ ਨੇ ΔP = γ(1/R₁ + 1/R₂) ਨੂੰ ਕੱਢਿਆ, ਜਿਸ ਤੋਂ ਪਤਾ ਚੱਲਦਾ ਹੈ ਕਿ ਵਕਰਿਤ ਇੰਟਰਫੇਸਾਂ ਵਿੱਚ ਦਬਾਅ ਦੇ ਅੰਤਰ ਹੁੰਦੇ ਹਨ। ਇਹ ਦੱਸਦਾ ਹੈ ਕਿ ਛੋਟੇ ਬੁਲਬੁਲਿਆਂ ਵਿੱਚ ਵੱਡੇ ਬੁਲਬੁਲਿਆਂ ਨਾਲੋਂ ਵੱਧ ਅੰਦਰੂਨੀ ਦਬਾਅ ਕਿਉਂ ਹੁੰਦਾ ਹੈ - ਫੇਫੜਿਆਂ ਦੀ ਸਰੀਰ ਵਿਗਿਆਨ ਅਤੇ ਇਮਲਸ਼ਨਾਂ ਦੀ ਸਥਿਰਤਾ ਨੂੰ ਸਮਝਣ ਲਈ ਮਹੱਤਵਪੂਰਨ ਹੈ।

ਸਤਹ ਤਣਾਅ ਦਾ ਅਣੂ ਸਿਧਾਂਤ

ਡੱਚ ਭੌਤਿਕ ਵਿਗਿਆਨੀ ਵੈਨ ਡਰ ਵਾਲਜ਼ ਨੇ ਅੰਤਰ-ਅਣੂ ਬਲਾਂ ਦੀ ਵਰਤੋਂ ਕਰਕੇ ਸਤਹ ਤਣਾਅ ਦੀ ਵਿਆਖਿਆ ਕੀਤੀ। ਉਸਦੇ ਅਣੂ ਖਿੱਚ 'ਤੇ ਕੀਤੇ ਕੰਮ ਨੇ ਉਸਨੂੰ 1910 ਵਿੱਚ ਨੋਬਲ ਪੁਰਸਕਾਰ ਜਿਤਾਇਆ ਅਤੇ ਕੇਸ਼ੀਲਤਾ, ਚਿਪਕਣ, ਅਤੇ ਨਾਜ਼ੁਕ ਬਿੰਦੂ ਨੂੰ ਸਮਝਣ ਲਈ ਨੀਂਹ ਰੱਖੀ।

ਮੋਨੋਲੇਅਰ ਅਤੇ ਸਤਹ ਰਸਾਇਣ

ਲੈਂਗਮੁਇਰ ਨੇ ਪਾਣੀ ਦੀਆਂ ਸਤਹਾਂ 'ਤੇ ਅਣੂ ਫਿਲਮਾਂ ਦਾ ਅਧਿਐਨ ਕੀਤਾ, ਜਿਸ ਨਾਲ ਸਤਹ ਰਸਾਇਣ ਦਾ ਖੇਤਰ ਬਣਿਆ। ਸਰਫੈਕਟੈਂਟ, ਸੋਖਣ, ਅਤੇ ਅਣੂ ਸਥਿਤੀ 'ਤੇ ਉਸਦੇ ਕੰਮ ਨੇ ਉਸਨੂੰ 1932 ਵਿੱਚ ਨੋਬਲ ਪੁਰਸਕਾਰ ਜਿਤਾਇਆ। ਲੈਂਗਮੁਇਰ-ਬਲੌਜੇਟ ਫਿਲਮਾਂ ਦਾ ਨਾਮ ਉਸਦੇ ਨਾਮ 'ਤੇ ਰੱਖਿਆ ਗਿਆ ਹੈ।

ਸਤਹ ਤਣਾਅ ਗਿੱਲੇਪਣ, ਫੈਲਣ ਅਤੇ ਚਿਪਕਣ ਨੂੰ ਨਿਰਧਾਰਤ ਕਰਦਾ ਹੈ:

• ਪੇਂਟ ਫਾਰਮੂਲੇਸ਼ਨ: ਸਬਸਟਰੇਟਾਂ 'ਤੇ ਸਰਵੋਤਮ ਫੈਲਣ ਲਈ γ ਨੂੰ 25-35 mN/m 'ਤੇ ਵਿਵਸਥਿਤ ਕਰੋ
• ਇੰਕ-ਜੈੱਟ ਪ੍ਰਿੰਟਿੰਗ: ਸਿਆਹੀ ਦਾ γ ਗਿੱਲੇਪਣ ਲਈ ਸਬਸਟਰੇਟ ਤੋਂ ਘੱਟ ਹੋਣਾ ਚਾਹੀਦਾ ਹੈ (ਆਮ ਤੌਰ 'ਤੇ 25-40 mN/m)
• ਕੋਰੋਨਾ ਇਲਾਜ: ਚਿਪਕਣ ਲਈ ਪੌਲੀਮਰ ਸਤਹ ਊਰਜਾ ਨੂੰ 30 → 50+ mN/m ਤੱਕ ਵਧਾਉਂਦਾ ਹੈ
• ਪਾਊਡਰ ਕੋਟਿੰਗ: ਘੱਟ ਸਤਹ ਤਣਾਅ ਪੱਧਰ ਅਤੇ ਚਮਕ ਦੇ ਵਿਕਾਸ ਵਿੱਚ ਮਦਦ ਕਰਦਾ ਹੈ
• ਐਂਟੀ-ਗ੍ਰੈਫਿਟੀ ਕੋਟਿੰਗ: ਘੱਟ γ (15-20 mN/m) ਪੇਂਟ ਦੇ ਚਿਪਕਣ ਨੂੰ ਰੋਕਦਾ ਹੈ
• ਗੁਣਵੱਤਾ ਨਿਯੰਤਰਣ: ਬੈਚ-ਤੋਂ-ਬੈਚ ਇਕਸਾਰਤਾ ਲਈ ਡੂ ਨੋਏ ਰਿੰਗ ਟੈਂਸੀਓਮੀਟਰ

ਡਿਟਰਜੈਂਟ ਸਤਹ ਤਣਾਅ ਨੂੰ ਘਟਾ ਕੇ ਕੰਮ ਕਰਦੇ ਹਨ:

• ਸ਼ੁੱਧ ਪਾਣੀ: γ = 72.8 mN/m (ਕੱਪੜਿਆਂ ਵਿੱਚ ਚੰਗੀ ਤਰ੍ਹਾਂ ਨਹੀਂ ਵੜਦਾ)
• ਪਾਣੀ + ਸਾਬਣ: γ = 25-30 mN/m (ਵੜਦਾ ਹੈ, ਗਿੱਲਾ ਕਰਦਾ ਹੈ, ਤੇਲ ਹਟਾਉਂਦਾ ਹੈ)
• ਕ੍ਰਿਟੀਕਲ ਮਾਈਸੈਲ ਗਾੜ੍ਹਾਪਣ (CMC): γ CMC ਤੱਕ ਤੇਜ਼ੀ ਨਾਲ ਘਟਦਾ ਹੈ, ਫਿਰ ਸਥਿਰ ਹੋ ਜਾਂਦਾ ਹੈ
• ਗਿੱਲਾ ਕਰਨ ਵਾਲੇ ਏਜੰਟ: ਉਦਯੋਗਿਕ ਕਲੀਨਰ γ ਨੂੰ <30 mN/m ਤੱਕ ਘਟਾਉਂਦੇ ਹਨ
• ਭਾਂਡੇ ਧੋਣ ਵਾਲਾ ਤਰਲ: ਗਰੀਸ ਹਟਾਉਣ ਲਈ γ ≈ 27-30 mN/m 'ਤੇ ਤਿਆਰ ਕੀਤਾ ਗਿਆ ਹੈ
• ਕੀਟਨਾਸ਼ਕ ਸਪਰੇਅਰ: ਬਿਹਤਰ ਪੱਤਾ ਕਵਰੇਜ ਲਈ γ ਨੂੰ ਘਟਾਉਣ ਲਈ ਸਰਫੈਕਟੈਂਟ ਸ਼ਾਮਲ ਕਰੋ

ਤੇਲ ਅਤੇ ਪਾਣੀ ਵਿਚਕਾਰ ਇੰਟਰਫੇਸ਼ੀਅਲ ਤਣਾਅ ਕੱਢਣ ਨੂੰ ਪ੍ਰਭਾਵਿਤ ਕਰਦਾ ਹੈ:

• ਤੇਲ-ਪਾਣੀ ਇੰਟਰਫੇਸ਼ੀਅਲ ਤਣਾਅ: ਆਮ ਤੌਰ 'ਤੇ 20-50 mN/m
• ਵਧਾਈ ਹੋਈ ਤੇਲ ਰਿਕਵਰੀ (EOR): γ ਨੂੰ <0.01 mN/m ਤੱਕ ਘਟਾਉਣ ਲਈ ਸਰਫੈਕਟੈਂਟ ਇੰਜੈਕਟ ਕਰੋ
• ਘੱਟ γ → ਤੇਲ ਦੀਆਂ ਬੂੰਦਾਂ ਇਮਲਸੀਫਾਈ ਹੁੰਦੀਆਂ ਹਨ → ਛਿਦਰੀ ਚੱਟਾਨ ਵਿੱਚੋਂ ਵਹਿੰਦੀਆਂ ਹਨ → ਵਧੀ ਹੋਈ ਰਿਕਵਰੀ
• ਕੱਚੇ ਤੇਲ ਦਾ ਗੁਣ-ਨਿਰਧਾਰਨ: ਸੁਗੰਧਿਤ ਸਮੱਗਰੀ ਸਤਹ ਤਣਾਅ ਨੂੰ ਪ੍ਰਭਾਵਿਤ ਕਰਦੀ ਹੈ
• ਪਾਈਪਲਾਈਨ ਵਹਾਅ: ਘੱਟ γ ਇਮਲਸ਼ਨ ਸਥਿਰਤਾ ਨੂੰ ਘਟਾਉਂਦਾ ਹੈ, ਵੱਖ ਕਰਨ ਵਿੱਚ ਮਦਦ ਕਰਦਾ ਹੈ
• ਪੈਂਡੈਂਟ ਡ੍ਰੌਪ ਵਿਧੀ ਜਲ ਭੰਡਾਰ ਦੇ ਤਾਪਮਾਨ/ਦਬਾਅ 'ਤੇ γ ਨੂੰ ਮਾਪਦੀ ਹੈ

ਸਤਹ ਤਣਾਅ ਜੀਵਨ ਪ੍ਰਕਿਰਿਆਵਾਂ ਲਈ ਮਹੱਤਵਪੂਰਨ ਹੈ:

• ਫੇਫੜਿਆਂ ਦਾ ਸਰਫੈਕਟੈਂਟ: ਐਲਵੀਓਲਰ γ ਨੂੰ 70 ਤੋਂ 25 mN/m ਤੱਕ ਘਟਾਉਂਦਾ ਹੈ, ਢਹਿਣ ਤੋਂ ਰੋਕਦਾ ਹੈ
• ਸਮੇਂ ਤੋਂ ਪਹਿਲਾਂ ਜਨਮੇ ਬੱਚੇ: ਨਾਕਾਫ਼ੀ ਸਰਫੈਕਟੈਂਟ ਕਾਰਨ ਸਾਹ ਦੀ ਤਕਲੀਫ਼ ਸਿੰਡਰੋਮ
• ਸੈੱਲ ਝਿੱਲੀਆਂ: ਲਿਪਿਡ ਬਾਈਲੇਅਰ γ ≈ 0.1-2 mN/m (ਲਚਕਤਾ ਲਈ ਬਹੁਤ ਘੱਟ)
• ਖੂਨ ਦਾ ਪਲਾਜ਼ਮਾ: γ ≈ 50-60 mN/m, ਬਿਮਾਰੀਆਂ ਵਿੱਚ ਵਧਦਾ ਹੈ (ਸ਼ੂਗਰ, ਐਥੀਰੋਸਕਲੇਰੋਸਿਸ)
• ਅੱਥਰੂ ਫਿਲਮ: ਲਿਪਿਡ ਪਰਤ ਵਾਲੀ ਬਹੁ-ਪਰਤੀ ਬਣਤਰ ਜੋ ਵਾਸ਼ਪੀਕਰਨ ਨੂੰ ਘਟਾਉਂਦੀ ਹੈ
• ਕੀੜਿਆਂ ਦਾ ਸਾਹ ਲੈਣਾ: ਟ੍ਰੈਚਲ ਪ੍ਰਣਾਲੀ ਪਾਣੀ ਦੇ ਦਾਖਲੇ ਨੂੰ ਰੋਕਣ ਲਈ ਸਤਹ ਤਣਾਅ 'ਤੇ ਨਿਰਭਰ ਕਰਦੀ ਹੈ

ਪਾਣੀ ਦੇ ਕੀੜੇ (Gerridae) ਪਾਣੀ ਦੇ ਉੱਚੇ ਸਤਹ ਤਣਾਅ (72.8 mN/m) ਦਾ ਸ਼ੋਸ਼ਣ ਕਰਦੇ ਹਨ ਤਾਂ ਜੋ ਉਹ ਆਪਣੇ ਸਰੀਰ ਦੇ ਭਾਰ ਦਾ 15 ਗੁਣਾ ਸਹਾਰ ਸਕਣ। ਉਨ੍ਹਾਂ ਦੀਆਂ ਲੱਤਾਂ ਮੋਮੀ ਵਾਲਾਂ ਨਾਲ ਢੱਕੀਆਂ ਹੁੰਦੀਆਂ ਹਨ ਜੋ ਸੁਪਰਹਾਈਡ੍ਰੋਫੋਬਿਕ ਹੁੰਦੀਆਂ ਹਨ (ਸੰਪਰਕ ਕੋਣ >150°)। ਹਰੇਕ ਲੱਤ ਪਾਣੀ ਦੀ ਸਤਹ ਵਿੱਚ ਇੱਕ ਡਿੰਪਲ ਬਣਾਉਂਦੀ ਹੈ, ਅਤੇ ਸਤਹ ਤਣਾਅ ਉੱਪਰ ਵੱਲ ਦਾ ਬਲ ਪ੍ਰਦਾਨ ਕਰਦਾ ਹੈ। ਜੇ ਤੁਸੀਂ ਸਾਬਣ ਮਿਲਾਉਂਦੇ ਹੋ (ਜਿਸ ਨਾਲ γ 30 mN/m ਤੱਕ ਘੱਟ ਜਾਂਦਾ ਹੈ), ਤਾਂ ਉਹ ਤੁਰੰਤ ਡੁੱਬ ਜਾਂਦੇ ਹਨ!

ਸਤਹ ਤਣਾਅ ਦਿੱਤੇ ਗਏ ਆਇਤਨ ਲਈ ਸਤਹ ਖੇਤਰ ਨੂੰ ਘੱਟ ਕਰਨ ਲਈ ਕੰਮ ਕਰਦਾ ਹੈ। ਗੋਲੇ ਦਾ ਕਿਸੇ ਵੀ ਆਇਤਨ ਲਈ ਸਭ ਤੋਂ ਘੱਟ ਸਤਹ ਖੇਤਰ ਹੁੰਦਾ ਹੈ (ਆਈਸੋਪੈਰੀਮੈਟ੍ਰਿਕ ਅਸਮਾਨਤਾ)। ਸਾਬਣ ਦੇ ਬੁਲਬੁਲੇ ਇਸਨੂੰ ਸੁੰਦਰਤਾ ਨਾਲ ਦਰਸਾਉਂਦੇ ਹਨ: ਅੰਦਰਲੀ ਹਵਾ ਬਾਹਰ ਵੱਲ ਧੱਕਦੀ ਹੈ, ਸਤਹ ਤਣਾਅ ਅੰਦਰ ਵੱਲ ਖਿੱਚਦਾ ਹੈ, ਅਤੇ ਸੰਤੁਲਨ ਇੱਕ ਸੰਪੂਰਨ ਗੋਲਾ ਬਣਾਉਂਦਾ ਹੈ। ਗੈਰ-ਗੋਲਾਕਾਰ ਬੁਲਬੁਲੇ (ਜਿਵੇਂ ਕਿ ਤਾਰ ਦੇ ਫਰੇਮਾਂ ਵਿੱਚ ਘਣ) ਵਿੱਚ ਵਧੇਰੇ ਊਰਜਾ ਹੁੰਦੀ ਹੈ ਅਤੇ ਉਹ ਅਸਥਿਰ ਹੁੰਦੇ ਹਨ।

ਨਵਜੰਮੇ ਬੱਚਿਆਂ ਦੇ ਫੇਫੜਿਆਂ ਵਿੱਚ ਪਲਮਨਰੀ ਸਰਫੈਕਟੈਂਟ (ਫਾਸਫੋਲਿਪਿਡਜ਼ + ਪ੍ਰੋਟੀਨ) ਹੁੰਦਾ ਹੈ ਜੋ ਐਲਵੀਓਲਰ ਸਤਹ ਤਣਾਅ ਨੂੰ 70 ਤੋਂ 25 mN/m ਤੱਕ ਘਟਾਉਂਦਾ ਹੈ। ਇਸ ਤੋਂ ਬਿਨਾਂ, ਸਾਹ ਛੱਡਣ ਵੇਲੇ ਐਲਵੀਓਲੀ ਢਹਿ ਜਾਂਦੇ ਹਨ (ਐਟੇਲੈਕਟੇਸਿਸ)। ਸਮੇਂ ਤੋਂ ਪਹਿਲਾਂ ਜਨਮੇ ਬੱਚਿਆਂ ਵਿੱਚ ਲੋੜੀਂਦਾ ਸਰਫੈਕਟੈਂਟ ਨਹੀਂ ਹੁੰਦਾ, ਜਿਸ ਕਾਰਨ ਸਾਹ ਦੀ ਤਕਲੀਫ਼ ਸਿੰਡਰੋਮ (RDS) ਹੁੰਦਾ ਹੈ। ਸਿੰਥੈਟਿਕ ਸਰਫੈਕਟੈਂਟ ਥੈਰੇਪੀ (1990 ਦੇ ਦਹਾਕੇ) ਤੋਂ ਪਹਿਲਾਂ, RDS ਨਵਜੰਮੇ ਬੱਚਿਆਂ ਦੀ ਮੌਤ ਦਾ ਇੱਕ ਪ੍ਰਮੁੱਖ ਕਾਰਨ ਸੀ। ਹੁਣ, ਬਚਾਅ ਦਰਾਂ 95% ਤੋਂ ਵੱਧ ਹਨ।

ਇੱਕ ਗਲਾਸ ਵਿੱਚ ਵਾਈਨ ਪਾਓ ਅਤੇ ਦੇਖੋ: ਪਾਸਿਆਂ 'ਤੇ ਬੂੰਦਾਂ ਬਣਦੀਆਂ ਹਨ, ਉੱਪਰ ਚੜ੍ਹਦੀਆਂ ਹਨ, ਅਤੇ ਵਾਪਸ ਹੇਠਾਂ ਡਿੱਗਦੀਆਂ ਹਨ — 'ਵਾਈਨ ਦੇ ਹੰਝੂ'। ਇਹ ਮਾਰਾਂਗੋਨੀ ਪ੍ਰਭਾਵ ਹੈ: ਅਲਕੋਹਲ ਪਾਣੀ ਨਾਲੋਂ ਤੇਜ਼ੀ ਨਾਲ ਵਾਸ਼ਪੀਕਰਨ ਹੁੰਦਾ ਹੈ, ਜਿਸ ਨਾਲ ਸਤਹ ਤਣਾਅ ਗਰੇਡੀਐਂਟ ਬਣਦੇ ਹਨ (γ ਸਥਾਨਿਕ ਤੌਰ 'ਤੇ ਬਦਲਦਾ ਹੈ)। ਤਰਲ ਘੱਟ-γ ਖੇਤਰਾਂ ਤੋਂ ਉੱਚ-γ ਖੇਤਰਾਂ ਵੱਲ ਵਹਿੰਦਾ ਹੈ, ਵਾਈਨ ਨੂੰ ਉੱਪਰ ਖਿੱਚਦਾ ਹੈ। ਜਦੋਂ ਬੂੰਦਾਂ ਕਾਫ਼ੀ ਭਾਰੀਆਂ ਹੋ ਜਾਂਦੀਆਂ ਹਨ, ਤਾਂ ਗੁਰੂਤਾ ਜਿੱਤ ਜਾਂਦੀ ਹੈ ਅਤੇ ਉਹ ਡਿੱਗ ਜਾਂਦੀਆਂ ਹਨ। ਮਾਰਾਂਗੋਨੀ ਪ੍ਰਵਾਹ ਵੈਲਡਿੰਗ, ਕੋਟਿੰਗ, ਅਤੇ ਕ੍ਰਿਸਟਲ ਵਿਕਾਸ ਵਿੱਚ ਮਹੱਤਵਪੂਰਨ ਹਨ।

ਸਾਬਣ ਦੇ ਅਣੂ ਐਮਫੀਫਿਲਿਕ ਹੁੰਦੇ ਹਨ: ਹਾਈਡ੍ਰੋਫੋਬਿਕ ਪੂਛ (ਪਾਣੀ ਨੂੰ ਨਫ਼ਰਤ ਕਰਦੀ ਹੈ) + ਹਾਈਡ੍ਰੋਫਿਲਿਕ ਸਿਰ (ਪਾਣੀ ਨੂੰ ਪਿਆਰ ਕਰਦਾ ਹੈ)। ਘੋਲ ਵਿੱਚ, ਪੂਛਾਂ ਪਾਣੀ ਦੀ ਸਤਹ ਤੋਂ ਬਾਹਰ ਨਿਕਲਦੀਆਂ ਹਨ, ਹਾਈਡ੍ਰੋਜਨ ਬੰਧਨ ਨੂੰ ਵਿਗਾੜਦੀਆਂ ਹਨ ਅਤੇ γ ਨੂੰ 72 ਤੋਂ 25-30 mN/m ਤੱਕ ਘਟਾਉਂਦੀਆਂ ਹਨ। ਕ੍ਰਿਟੀਕਲ ਮਾਈਸੈਲ ਗਾੜ੍ਹਾਪਣ (CMC) 'ਤੇ, ਅਣੂ ਗੋਲਾਕਾਰ ਮਾਈਸੈਲ ਬਣਾਉਂਦੇ ਹਨ ਜਿਨ੍ਹਾਂ ਦੇ ਅੰਦਰ ਪੂਛਾਂ ਹੁੰਦੀਆਂ ਹਨ (ਤੇਲ ਨੂੰ ਫਸਾਉਂਦੀਆਂ ਹਨ) ਅਤੇ ਬਾਹਰ ਸਿਰ ਹੁੰਦੇ ਹਨ। ਇਹੀ ਕਾਰਨ ਹੈ ਕਿ ਸਾਬਣ ਗਰੀਸ ਨੂੰ ਹਟਾਉਂਦਾ ਹੈ: ਤੇਲ ਮਾਈਸੈਲ ਦੇ ਅੰਦਰ ਘੁਲ ਜਾਂਦਾ ਹੈ ਅਤੇ ਧੋਤਾ ਜਾਂਦਾ ਹੈ।

ਪਾਣੀ 'ਤੇ ਇੱਕ ਕਪੂਰ ਦਾ ਕ੍ਰਿਸਟਲ ਸੁੱਟੋ ਅਤੇ ਇਹ ਇੱਕ ਛੋਟੀ ਕਿਸ਼ਤੀ ਵਾਂਗ ਸਤਹ ਦੇ ਦੁਆਲੇ ਘੁੰਮੇਗਾ। ਕਪੂਰ ਅਸਮਾਨ ਰੂਪ ਵਿੱਚ ਘੁਲ ਜਾਂਦਾ ਹੈ, ਜਿਸ ਨਾਲ ਇੱਕ ਸਤਹ ਤਣਾਅ ਗਰੇਡੀਐਂਟ ਬਣਦਾ ਹੈ (ਪਿੱਛੇ ਉੱਚਾ γ, ਅੱਗੇ ਘੱਟ)। ਸਤਹ ਕ੍ਰਿਸਟਲ ਨੂੰ ਉੱਚ-γ ਖੇਤਰਾਂ ਵੱਲ ਖਿੱਚਦੀ ਹੈ — ਇੱਕ ਸਤਹ ਤਣਾਅ ਮੋਟਰ! ਇਹ 1890 ਵਿੱਚ ਭੌਤਿਕ ਵਿਗਿਆਨੀ ਸੀ.ਵੀ. ਬੁਆਏਜ਼ ਦੁਆਰਾ ਪ੍ਰਦਰਸ਼ਿਤ ਕੀਤਾ ਗਿਆ ਸੀ। ਆਧੁਨਿਕ ਰਸਾਇਣ ਵਿਗਿਆਨੀ ਮਾਈਕ੍ਰੋ-ਰੋਬੋਟਾਂ ਅਤੇ ਡਰੱਗ ਡਿਲੀਵਰੀ ਵਾਹਨਾਂ ਲਈ ਸਮਾਨ ਮਾਰਾਂਗੋਨੀ ਪ੍ਰੋਪਲਸ਼ਨ ਦੀ ਵਰਤੋਂ ਕਰਦੇ ਹਨ।

ਇਹ ਇੱਕ ਬੁਨਿਆਦੀ ਥਰਮੋਡਾਇਨਾਮਿਕ ਸਬੰਧ ਹੈ, ਕੋਈ ਇਤਫ਼ਾਕ ਨਹੀਂ। ਅਯਾਮੀ ਤੌਰ 'ਤੇ: [N/m] = (kg·m/s²)/m = kg/s² ਅਤੇ [J/m²] = (kg·m²/s²)/m² = kg/s²। ਉਹਨਾਂ ਦੇ ਇੱਕੋ ਜਿਹੇ ਮੂਲ ਅਯਾਮ ਹਨ! ਭੌਤਿਕ ਤੌਰ 'ਤੇ: 1 m² ਨਵੀਂ ਸਤਹ ਬਣਾਉਣ ਲਈ ਕੰਮ = ਬਲ × ਦੂਰੀ = (γ N/m) × (1 m) × (1 m) = γ J ਦੀ ਲੋੜ ਹੁੰਦੀ ਹੈ। ਇਸ ਲਈ ਬਲ/ਲੰਬਾਈ ਵਜੋਂ ਮਾਪਿਆ ਗਿਆ γ ਊਰਜਾ/ਖੇਤਰ ਵਜੋਂ ਮਾਪੇ ਗਏ γ ਦੇ ਬਰਾਬਰ ਹੈ। ਪਾਣੀ @ 20°C: 72.8 mN/m = 72.8 mJ/m² (ਇੱਕੋ ਜਿਹਾ ਨੰਬਰ, ਦੋਹਰੀ ਵਿਆਖਿਆ)।

ਇਕਸੁਰਤਾ: ਇੱਕੋ ਜਿਹੇ ਅਣੂਆਂ ਵਿਚਕਾਰ ਖਿੱਚ (ਪਾਣੀ-ਪਾਣੀ)। ਚਿਪਕਣ: ਵੱਖ-ਵੱਖ ਅਣੂਆਂ ਵਿਚਕਾਰ ਖਿੱਚ (ਪਾਣੀ-ਸ਼ੀਸ਼ਾ)। ਉੱਚ ਇਕਸੁਰਤਾ → ਉੱਚ ਸਤਹ ਤਣਾਅ → ਬੂੰਦਾਂ ਮਣਕੇ ਬਣ ਜਾਂਦੀਆਂ ਹਨ (ਸ਼ੀਸ਼ੇ 'ਤੇ ਪਾਰਾ)। ਇਕਸੁਰਤਾ ਦੇ ਮੁਕਾਬਲੇ ਉੱਚ ਚਿਪਕਣ → ਤਰਲ ਫੈਲਦਾ ਹੈ (ਸਾਫ਼ ਸ਼ੀਸ਼ੇ 'ਤੇ ਪਾਣੀ)। ਸੰਤੁਲਨ ਯੰਗ ਦੇ ਸਮੀਕਰਨ ਰਾਹੀਂ ਸੰਪਰਕ ਕੋਣ θ ਨੂੰ ਨਿਰਧਾਰਤ ਕਰਦਾ ਹੈ: cos θ = (γ_SV - γ_SL)/γ_LV। ਗਿੱਲਾਪਣ ਉਦੋਂ ਹੁੰਦਾ ਹੈ ਜਦੋਂ θ < 90°; ਮਣਕੇ ਬਣਨਾ ਉਦੋਂ ਹੁੰਦਾ ਹੈ ਜਦੋਂ θ > 90°। ਸੁਪਰਹਾਈਡ੍ਰੋਫੋਬਿਕ ਸਤਹਾਂ (ਕਮਲ ਦਾ ਪੱਤਾ) ਦਾ θ > 150° ਹੁੰਦਾ ਹੈ।

ਸਾਬਣ ਦੇ ਅਣੂ ਐਮਫੀਫਿਲਿਕ ਹੁੰਦੇ ਹਨ: ਹਾਈਡ੍ਰੋਫੋਬਿਕ ਪੂਛ + ਹਾਈਡ੍ਰੋਫਿਲਿਕ ਸਿਰ। ਪਾਣੀ-ਹਵਾ ਇੰਟਰਫੇਸ 'ਤੇ, ਪੂਛਾਂ ਬਾਹਰ ਵੱਲ (ਪਾਣੀ ਤੋਂ ਬਚਣ ਲਈ) ਅਤੇ ਸਿਰ ਅੰਦਰ ਵੱਲ (ਪਾਣੀ ਵੱਲ ਆਕਰਸ਼ਿਤ) ਹੁੰਦੇ ਹਨ। ਇਹ ਸਤਹ 'ਤੇ ਪਾਣੀ ਦੇ ਅਣੂਆਂ ਵਿਚਕਾਰ ਹਾਈਡ੍ਰੋਜਨ ਬੰਧਨ ਨੂੰ ਵਿਗਾੜਦਾ ਹੈ, ਸਤਹ ਤਣਾਅ ਨੂੰ 72.8 ਤੋਂ 25-30 mN/m ਤੱਕ ਘਟਾਉਂਦਾ ਹੈ। ਘੱਟ γ ਪਾਣੀ ਨੂੰ ਕੱਪੜਿਆਂ ਨੂੰ ਗਿੱਲਾ ਕਰਨ ਅਤੇ ਗਰੀਸ ਵਿੱਚ ਦਾਖਲ ਹੋਣ ਦਿੰਦਾ ਹੈ। ਕ੍ਰਿਟੀਕਲ ਮਾਈਸੈਲ ਗਾੜ੍ਹਾਪਣ (CMC, ਆਮ ਤੌਰ 'ਤੇ 0.1-1%) 'ਤੇ, ਅਣੂ ਮਾਈਸੈਲ ਬਣਾਉਂਦੇ ਹਨ ਜੋ ਤੇਲ ਨੂੰ ਘੋਲਦੇ ਹਨ।

ਉੱਚ ਤਾਪਮਾਨ ਅਣੂਆਂ ਨੂੰ ਵਧੇਰੇ ਗਤੀ ਊਰਜਾ ਦਿੰਦਾ ਹੈ, ਅੰਤਰ-ਅਣੂ ਆਕਰਸ਼ਣ (ਹਾਈਡ੍ਰੋਜਨ ਬੰਧਨ, ਵੈਨ ਡਰ ਵਾਲਜ਼ ਬਲ) ਨੂੰ ਕਮਜ਼ੋਰ ਕਰਦਾ ਹੈ। ਸਤਹ ਦੇ ਅਣੂਆਂ ਵਿੱਚ ਘੱਟ ਸ਼ੁੱਧ ਅੰਦਰੂਨੀ ਖਿੱਚ ਹੁੰਦੀ ਹੈ → ਘੱਟ ਸਤਹ ਤਣਾਅ। ਪਾਣੀ ਲਈ: γ ਪ੍ਰਤੀ °C ~0.15 mN/m ਘੱਟਦਾ ਹੈ। ਨਾਜ਼ੁਕ ਤਾਪਮਾਨ (ਪਾਣੀ ਲਈ 374°C, 647 K) 'ਤੇ, ਤਰਲ-ਗੈਸ ਦਾ ਅੰਤਰ ਖਤਮ ਹੋ ਜਾਂਦਾ ਹੈ ਅਤੇ γ → 0। Eötvös ਨਿਯਮ ਇਸ ਨੂੰ ਮਾਪਦਾ ਹੈ: γ·V^(2/3) = k(T_c - T) ਜਿੱਥੇ V = ਮੋਲਰ ਆਇਤਨ, T_c = ਨਾਜ਼ੁਕ ਤਾਪਮਾਨ।

ਚਾਰ ਮੁੱਖ ਢੰਗ: (1) ਡੂ ਨੋਏ ਰਿੰਗ: ਇੱਕ ਪਲੈਟੀਨਮ ਰਿੰਗ ਨੂੰ ਸਤਹ ਤੋਂ ਖਿੱਚਿਆ ਜਾਂਦਾ ਹੈ, ਬਲ ਨੂੰ ਮਾਪਿਆ ਜਾਂਦਾ ਹੈ (ਸਭ ਤੋਂ ਆਮ, ±0.1 mN/m)। (2) ਵਿਲਹੈਲਮੀ ਪਲੇਟ: ਇੱਕ ਪਤਲੀ ਪਲੇਟ ਸਤਹ ਨੂੰ ਛੂਹ ਕੇ ਲਟਕਦੀ ਹੈ, ਬਲ ਨੂੰ ਲਗਾਤਾਰ ਮਾਪਿਆ ਜਾਂਦਾ ਹੈ (ਸਭ ਤੋਂ ਵੱਧ ਸ਼ੁੱਧਤਾ, ±0.01 mN/m)। (3) ਪੈਂਡੈਂਟ ਡ੍ਰੌਪ: ਯੰਗ-ਲਾਪਲੇਸ ਸਮੀਕਰਨ ਦੀ ਵਰਤੋਂ ਕਰਕੇ ਬੂੰਦ ਦੀ ਸ਼ਕਲ ਦਾ ਆਪਟੀਕਲ ਤੌਰ 'ਤੇ ਵਿਸ਼ਲੇਸ਼ਣ ਕੀਤਾ ਜਾਂਦਾ ਹੈ (ਉੱਚ T/P 'ਤੇ ਕੰਮ ਕਰਦਾ ਹੈ)। (4) ਕੇਸ਼ਿਕਾ ਉਭਾਰ: ਤਰਲ ਇੱਕ ਤੰਗ ਟਿਊਬ ਵਿੱਚ ਚੜ੍ਹਦਾ ਹੈ, ਉਚਾਈ ਨੂੰ ਮਾਪਿਆ ਜਾਂਦਾ ਹੈ: γ = ρghr/(2cosθ) ਜਿੱਥੇ ρ = ਘਣਤਾ, h = ਉਚਾਈ, r = ਘੇਰਾ, θ = ਸੰਪਰਕ ਕੋਣ।

ΔP = γ(1/R₁ + 1/R₂) ਇੱਕ ਵਕਰਿਤ ਇੰਟਰਫੇਸ ਦੇ ਪਾਰ ਦਬਾਅ ਦੇ ਅੰਤਰ ਦਾ ਵਰਣਨ ਕਰਦਾ ਹੈ। R₁ ਅਤੇ R₂ ਮੁੱਖ ਵਕਰਤਾ ਦੇ ਘੇਰੇ ਹਨ। ਇੱਕ ਗੋਲੇ (ਬੁਲਬੁਲਾ, ਬੂੰਦ) ਲਈ: ΔP = 2γ/R। ਛੋਟੇ ਬੁਲਬੁਲਿਆਂ ਵਿੱਚ ਵੱਡੇ ਬੁਲਬੁਲਿਆਂ ਨਾਲੋਂ ਵੱਧ ਅੰਦਰੂਨੀ ਦਬਾਅ ਹੁੰਦਾ ਹੈ। ਉਦਾਹਰਨ: 1 ਮਿਲੀਮੀਟਰ ਪਾਣੀ ਦੀ ਬੂੰਦ ਦਾ ΔP = 2×0.0728/0.0005 = 291 Pa (0.003 atm) ਹੁੰਦਾ ਹੈ। ਇਹ ਦੱਸਦਾ ਹੈ ਕਿ ਝੱਗ ਵਿੱਚ ਛੋਟੇ ਬੁਲਬੁਲੇ ਕਿਉਂ ਸੁੰਗੜਦੇ ਹਨ (ਗੈਸ ਛੋਟੇ ਤੋਂ ਵੱਡੇ ਵਿੱਚ ਫੈਲਦੀ ਹੈ) ਅਤੇ ਫੇਫੜਿਆਂ ਦੇ ਐਲਵੀਓਲੀ ਨੂੰ ਸਰਫੈਕਟੈਂਟ ਦੀ ਲੋੜ ਕਿਉਂ ਹੁੰਦੀ ਹੈ (ਇਹ γ ਨੂੰ ਘਟਾਉਂਦਾ ਹੈ ਤਾਂ ਜੋ ਉਹ ਢਹਿ ਨਾ ਜਾਣ)।

ਪਾਰਾ: ਮਜ਼ਬੂਤ ਇਕਸੁਰਤਾ (ਧਾਤੂ ਬੰਧਨ, γ = 486 mN/m) >> ਸ਼ੀਸ਼ੇ ਨਾਲ ਕਮਜ਼ੋਰ ਚਿਪਕਣ → ਸੰਪਰਕ ਕੋਣ θ ≈ 140° → ਮਣਕੇ ਬਣਾਉਂਦਾ ਹੈ। ਪਾਣੀ: ਦਰਮਿਆਨੀ ਇਕਸੁਰਤਾ (ਹਾਈਡ੍ਰੋਜਨ ਬੰਧਨ, γ = 72.8 mN/m) < ਸ਼ੀਸ਼ੇ ਨਾਲ ਮਜ਼ਬੂਤ ਚਿਪਕਣ (ਸਤਹ -OH ਸਮੂਹਾਂ ਨਾਲ ਹਾਈਡ੍ਰੋਜਨ ਬੰਧਨ) → θ ≈ 0-20° → ਫੈਲਦਾ ਹੈ। ਯੰਗ ਦਾ ਸਮੀਕਰਨ: cos θ = (γ_ਠੋਸ-ਭਾਫ਼ - γ_ਠੋਸ-ਤਰਲ)/γ_ਤਰਲ-ਭਾਫ਼। ਜਦੋਂ ਚਿਪਕਣ > ਇਕਸੁਰਤਾ, cos θ > 0, ਇਸ ਲਈ θ < 90° (ਗਿੱਲਾਪਣ)।

ਨਹੀਂ। ਸਤਹ ਤਣਾਅ ਹਮੇਸ਼ਾ ਸਕਾਰਾਤਮਕ ਹੁੰਦਾ ਹੈ — ਇਹ ਨਵਾਂ ਸਤਹ ਖੇਤਰ ਬਣਾਉਣ ਦੀ ਊਰਜਾ ਲਾਗਤ ਨੂੰ ਦਰਸਾਉਂਦਾ ਹੈ। ਇੱਕ ਨਕਾਰਾਤਮਕ γ ਦਾ ਮਤਲਬ ਹੋਵੇਗਾ ਕਿ ਸਤਹਾਂ ਆਪਣੇ ਆਪ ਫੈਲਣਗੀਆਂ, ਥਰਮੋਡਾਇਨਾਮਿਕਸ ਦੀ ਉਲੰਘਣਾ ਕਰਦੇ ਹੋਏ (ਐਨਟ੍ਰੋਪੀ ਵਧਦੀ ਹੈ, ਪਰ ਬਲਕ ਪੜਾਅ ਵਧੇਰੇ ਸਥਿਰ ਹੁੰਦਾ ਹੈ)। ਹਾਲਾਂਕਿ, ਦੋ ਤਰਲਾਂ ਵਿਚਕਾਰ ਇੰਟਰਫੇਸ਼ੀਅਲ ਤਣਾਅ ਬਹੁਤ ਘੱਟ ਹੋ ਸਕਦਾ ਹੈ (ਜ਼ੀਰੋ ਦੇ ਨੇੜੇ): ਵਧਾਈ ਹੋਈ ਤੇਲ ਰਿਕਵਰੀ ਵਿੱਚ, ਸਰਫੈਕਟੈਂਟ ਤੇਲ-ਪਾਣੀ γ ਨੂੰ <0.01 mN/m ਤੱਕ ਘਟਾਉਂਦੇ ਹਨ, ਜਿਸ ਨਾਲ ਸਵੈ-ਚਾਲਤ ਇਮਲਸੀਫਿਕੇਸ਼ਨ ਹੁੰਦਾ ਹੈ। ਨਾਜ਼ੁਕ ਬਿੰਦੂ 'ਤੇ, γ = 0 ਬਿਲਕੁਲ (ਤਰਲ-ਗੈਸ ਦਾ ਅੰਤਰ ਖਤਮ ਹੋ ਜਾਂਦਾ ਹੈ)।