Différence principale - tension de surface vs énergie de surface

La tension superficielle et l'énergie superficielle 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 mesurées: et ces mesures correspondent à la tension de surface et à l'énergie de surface. Les différence principale entre la tension superficielle et l'énergie superficielle 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 qui doit être fait par unité de surface afin de l'étirer.

Qu'est-ce que 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 tirée dans toutes les directions par les autres molécules qui l'entourent. Cependant, si vous considérez les molécules à la surface supérieure, les molécules en dessous d'elles les tirent toujours vers le bas mais il n'y a pas de molécules liquides au-dessus d'elles 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 attirée vers l'intérieur. C'est cette force vers l'intérieur sur les surfaces qui fait que les liquides forment des gouttelettes à peu près sphériques lorsqu'elles sont libres.

Les molécules à la surface d'un liquide sont exposées à des forces de cohésion situées en dessous d'elles. Cela rend les surfaces liquides à tirer vers l'intérieur.

La tension superficielle fait que l'eau forme des gouttelettes à peu près 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 superficie:

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. C'est ce que montre le schéma ci-dessous:

Tension superficielle sur un film de liquide

Ici, la force

tire sur la membrane représentée en bleu foncé, étirant le film liquide. Comme il y a deux surfaces dans le film (surfaces supérieure et inférieure), la longueur totale est

. Cela signifie que pour ce film,

Qu'est-ce que l'énergie de surface

En raison des forces intermoléculaires entre les molécules, un travail doit être effectué sur une surface afin de l'étirer. La surface gagne une quantité d'énergie égale au travail qui a été fait sur la surface. Énergie de surface fait référence à la quantité d'énergie nécessaire par unité de surface pour l'étirer. Pour le film de liquide ci-dessus, supposons que la membrane est tirée sur une distance

. Ensuite, le travail effectué est

. L'augmentation de la surface est donnée par

. Ainsi, l'énergie de surface

est donné par:

Différence entre la tension de surface et l'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.

Image de courtoisie

"Wasser in Tropfen und an der Phasengrenze" par l'utilisateur: 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 feuille de lotus » par aotaro (Travail personnel) [CC BY 2.0], via flickr