YÜZEY GERİLİMİ

Yüzey gerilimi, bir sıvının yüzey katmanının esnek bir tabakaya benzer nitelikler göstermesinden kaynaklanan etkiye verilen isimdir. Bu etki, böceklerin su üzerinde yürümesine olanak verir. Bir gaz ile bir sıvının veya birbiri ile karışmayan 2 sıvının temas yüzeyleri yüzey geriliminden ötürü esnek bir zar gibi davranır.

Bir sıvının yüzeyini, 1 br2 kadar artırmak için gereken enerji miktarına yüzey gerilimi denir. Diğer yandan herhangi bir sıvının yüzeyini azaltmaya çalışan kuvvet olarak da tanımlanabilir. Havayla şişirilmiş balon buna iyi bir örnektir. Balon yüzeyindeki gerilimin temel görevi içindeki havayı içeri doğru iterek sıkıştırmaktır. Bunun sonucunda yüzey gerilimi iki değişik etkiye neden olur. Bunlardan birincisi değindiğimiz gibi yüzey alanını mümkün olduğunca azaltmaya çalışır. İkincisi de, yüzey üzerinde hayali bir çizgi düşünürsek bu çizginin iki tarafındaki maddeler birbirlerine çekme kuvveti uygularlar. Bu hayali çizgiyi maket bıçağı ile keserek bahsettiğimiz çekme kuvvetini ortadan kaldırırsak bu kuvvetin etkisini daha iyi anlayabiliriz.

Su yüzeyinde de aynı nitelikte bir gerilme vardır. Sıvı içindeki moleküller , çevresindeki diğer moleküller tarafından her yöne, moleküller arası kuvvetler eşit olacak şekilde çekilirler. Oysa sıvının yüzeyindeki moleküller, sadece sıvının iç kısmına ve yanlara doğru çekilir. Böylece içerideki moleküller yüzeydeki moleküllerden daha düşük enerji düzeyine sahip olurlar.

Bu da çok sayıda molekülün sıvı içine gitmesini, az sayıda molekülün ise yüzeyde kalmasını sağlar . Böylece sıvı molekülü küresel bir şekil alarak küçülür. Su damlalarının küresel biçimde olmasının nedeni budur. Sıvıların yüzey alanını büyütmek için dışarıdan enerji vermek gerekir. Sıcaklık artarsa sıvının yüzey gerilimi azalır. Çünkü sıcaklık ile artan moleküler hareket, moleküller arası çekim kuvvetinin etkisini azaltır . Sabun, suyun yüzey gerilimini azaltıcı bir etkiye sahiptir. Temiz bir suya sabun soktuğumuzda sabunlu yüzeyin hızla genişlemesi, yüzey geriliminin varlığını açıkça gösterir.

Dar bir boruda adezyon kuvveti yeterince büyükse sıvı kendiliğinden yükselir . Bir süngerin suyu çok iyi emmesinin sebebi, süngerde bulunan kılcal boruların içinde suyun kolayca yükselebilmesidir. Sıvıların yüzey gerilimi sıcaklığa bağlı olduğu gibi yoğunluğa da bağlıdır. Yoğunluk arttığında yüzey gerilimi artar . Yüzey gerilimi ( y), yoğunluk ile doğru orantılıdır ve

Suyun içerisine tuz attığımızda yani yoğunluğu artırdığımızda yüzey gerilimi de artar. Sıvı bulunan bir kaba cam boru konulduğunda sıvı bu boru içerisinde yükselir.

Kılcal içinde sıvının yükselmesi toplam yüzey alanını azaltır ve serbest enerji minumum bir değere düştüğünde dengeye ulaşır. Bu, sıvıların yüzey gerilimi sonucu gözlenen bir olaydır.

Sıvıların yüzeyi, gerilmiş esnek bir zar gibi davranır. Bir sıvının birim yüzeyindeki molekülleri uzaklaştırmak için gerekli enerji, yüzey geriliminin birimini verir . Örneğin, suyun yüzey gerilimi 0,07275 J/m2 dir. Alkol ve benzen gibi organik maddelerin yüzey gerilimi suyunkinden düşüktür. Cıvanınki ise daha büyüktür.
Yüzey gerilim kat sayısı birim uzunluk başına düşen kuvvet (N /m) veya birim yüzey başına düşen enerji (J /m2) olarak tanımlanır.