1. Uvod
Tečnosti imaju osobinu da se razlivaju i zauzimaju najnižu moguću poziciju, jer molekuli teže stanju minimalne potencijalne energije. Međutim, u svakodnevnom iskustvu vidimo da se tečnost ne razliva beskonačno tanko, već formira barice. Ova pojava je posledica površinskog napona.
2. Molekuli u unutrašnjosti i na površini tečnosti
- Molekul u unutrašnjosti tečnosti:
Okružen je molekulima sa svih strana. Privlačne međumolekulske sile se međusobno poništavaju, pa je rezultujuća sila jednaka nuli. - Molekul na površini tečnosti:
Okružen je molekulima samo odozdo i sa strane, dok se iznad njega nalazi vazduh. Privlačne sile više nisu simetrične – zbir sila vuče molekul ka unutrašnjosti tečnosti.
Zbog toga se molekuli na površini ponašaju kao da su povezani elastičnim oprugama, stvarajući napregnutu opnu.
3. Definicija površinskog napona
Površinski napon je pojava koja se javlja na granici između tečnosti i vazduha, a posledica je međumolekulskih sila koje deluju na molekule na površini.
Koeficijent površinskog napona $\sigma$ definiše se kao rad koji je potrebno uložiti da bi se površina tečnosti povećala za jedinicu površine:
$\sigma = \dfrac{W}{\Delta S}$
- $W$ – rad uložen u povećanje površine
- $\Delta S$ – povećanje površine tečnosti
4. Posledice površinskog napona
- Kapljice kiše: Tečnost teži da zauzme oblik kugle, jer kugla za datu zapreminu ima najmanju površinu.
- Insekti na vodi: Neki insekti mogu da hodaju po površini vode jer njihova masa nije dovoljna da probije „napregnutu opnu“.
- Barice vode: Kada se voda prospe na pod, gravitacija teži da je razlije, dok površinski napon teži da je sakupi u kuglu. Rezultat je kompromis – formiranje barice.
5. Ravnoteža sila
Na slobodnu površinu tečnosti deluju dve suprotne tendencije:
- Gravitacija – razliva tečnost po podlozi.
- Površinski napon – skuplja tečnost u oblik kugle.
Ravnoteža ovih sila određuje konačan oblik tečnosti (barica, kapljica).
6. Primene i značaj
- Površinski napon je ključan u kapilarnim pojavama – podizanju tečnosti u tankim cevima.
- Koristi se u industriji boja i lakova, gde određuje razlivanje sloja.
- Važan je u biologiji, jer omogućava funkcionisanje pluća (alveole su obložene tečnošću čiji površinski napon reguliše disanje).
7. Zaključak
Površinski napon je posledica nesimetričnog delovanja međumolekulskih sila na površini tečnosti. On objašnjava zašto tečnost ne formira beskonačno tanak sloj, već kapljice i barice. Ova pojava ima veliki značaj u prirodi i tehnici.