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schematische Darstellung der Kräfte auf Flüssigkeitsmoleküle. In der Mitte der Flüssigkeit sind sie in alle Richtungen gleich; an der grenzfläche zwischen flüssigkeit und gas gibt es a Nettokraft in Richtung Flüssigkeit.

Formunterschied durch hohe und niedrige Oberflächenspannung: Quecksilbertröpfchen (A), Wasser (B) und Wasser mit Seife (C) auf festem Untergrund

Oberflächenspannung ist der Physik Phänomen, dass es Oberfläche von a Flüssigkeit zu einer Flüssig-Gas-Übergang verhält sich wie eine elastische Schicht. Van-der-Waals-Kräfte zwischen Moleküle in dem Flüssigphase diese Oberflächenspannung verursachen. Lose Tröpfchen werden so weit wie möglich kugelförmig. Die Oberflächenspannung von Wasser wird weiter erhöht, weil Wassermoleküle miteinander wechselwirken Wasserstoffbrücken Formen. Schlittschuhläufer (eine Insektenart) und leichte Gegenstände sinken aufgrund der Oberflächenspannung des Wassers nicht.

Bei Molekülen an der Flüssigkeitsoberfläche ist die Netto-Van-der-Waals-Kraft auf die Flüssigkeit gerichtet. Innerhalb der Flüssigkeit sind die gegenseitigen Van-der-Waals-Kräfte zwischen den Molekülen in alle Richtungen gleich, so dass die resultierende Kraft auf jedes einzelne Molekül innerhalb der Flüssigkeit gleich Null ist.

Es Symbol für Oberflächenspannung ist γ (gamma) oder σ (Sigma) und die SI-Einheit ist Newton pro Meter, Nm⁻¹. In älteren Werken findet man noch dyn pro Zentimeter (keine SI-Einheit).

Tenside sind Stoffe, die beim Einmischen die Oberflächenspannung einer Flüssigkeit herabsetzen. Beispiele sind Seife und Klarspüler im Wasser.^[1]

Bestimmte Insekten nutzen diese Spannung, um über die Wasseroberfläche zu laufen. Wird Spülmittel ins Wasser gemischt, ertrinkt dieses Insekt. Die Reduzierung der Oberflächenspannung ermöglicht auch a Blase zu blasen, das kann einige Zeit dauern.

Schnittstellenenergie

Das Schlittschuhläufer wird getragen von der Oberflächenspannung des Wasser. Die runden Schatten stammen von den Grübchen in der Wasseroberfläche unter den Beinen.

Aufgrund der Oberflächenspannung des Wassers fließt das Wasser nicht über den Rand der Blütenblätter in die Blüte, sodass die Blüte nicht absinkt.

Zwischen zwei verschiedenen Phasen besteht immer eine Druckdifferenz. Die Größe dieser Druckdifferenz lässt sich aus Grenzflächenenergie, ein breiteres Konzept, das die Oberflächenspannung umfasst. Notiere dass der Abmessungen der Oberflächenspannung, Kraft pro Längeneinheit, kann auch als Energie pro Flächeneinheit geschrieben werden.

Der Überdruck in einer Champagnerblase beispielsweise in einem Glas Wein lässt sich wie folgt berechnen:${Displaystil Delta P={2gamma über {r}}}$, bei welchem r ist der Radius der Blase.

Formeln

Formeln zur Berechnung der Oberflächenspannung. Unten ist das Gesetz von Laplace. ^[2]

Eine Schnittstelle:${Displaystil Delta P={2gamma über {r}}}$

Zwei Schnittstellen:${Displaystil Delta P={4Gamma über {r}}}$

• 

  Eine Schnittstelle (Beispiel: Drop)

• 

  Zwei Schnittstellen (Beispiel: Bubble)

${displaystyle Delta p= Gamma links({frac {1}{R_{x}}} {frac {1}{R_{y}}}ight)}$

${Anzeigestil Delta p= 2gamma rpi cos(x)}$

Oberflächenspannung einiger Flüssigkeiten

Verlauf der Oberflächenspannung von Wasser in Abhängigkeit von der Temperatur

Die Oberflächenspannung ist temperaturabhängig. Im Allgemeinen nimmt sie mit steigender Temperatur ab. Bei der kritischer Punkt der Verdunstung, wo die Dampf-Flüssigkeits-Grenzfläche verschwindet, ist sie gleich Null.

Wenn man die Oberflächenspannung eines Stoffes angibt, muss man daher immer die Temperatur angeben, für die sie gilt. In dieser Tabelle sind Werte bei 20 °C angegeben, sofern nicht anders angegeben:

Siehe auch

• Problem des Plateaus
• Kapillarität
• Marangoni-Effekt
• Kontaktwinkel
• Tolman-Länge

Verweise

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