2552/08/26

PNO4. "ความตึงผิว" ช่วงที่ 3

ความตึงผิวของของเหลวชนิดเดียวกันมีค่าเท่ากันเสมอ แต่ความตึงผิวของของเหลวต่างชนิดกันจะมีค่าไม่เท่ากัน และโดยเหตุที่แรงตึงผิวของของเหลวจะพยายามยึดผิวขอองเหลวไว้ ดังนั้น หยดน้ำ (หยดของเหลว) ที่ไม่มีแรงใดๆ มากระทำจะมีรูปร่างเป็นทรงกลม ทั้งนี้เพราะทรงกลมจะมีพื้นที่น้อยกว่ารูปร่างแบบอื่นๆ ซึ่งหยดน้ำทรงกลมนี้จะประกอบด้วยผิวน้ำทรงกลม 2 ชั้นอยู่ชิดกันมากแบะมีน้ำอยู่ระหว่างกลางของผิวทั้งสอง ขณะที่หยดน้ำหดตัวเป็นรูปทรงกลมจะกดอากาศไว้ภายในทรงกลม ทำให้ความดันของอากาศภายในทรงกลมมากกว่าความดันของอากาศภายนอก (ความดันบรรยากาศ) ซึ่งผลต่างของความดันทั้งสองนี้มีความสัมพันธ์กับความตึงผิวของน้ำ โดยพิจารณาได้จากรูปที่ 19.14 ดังนี้ รูปที่ 19.14 แสดงภาคตัดขวางตามแนวดิ่งของครึ่งทรงกลมของหยดน้ำ

จากรูปที่ 19.14 เป็นภาคตัดขวางตามแนวดิ่งของหยดน้ำ โดยผ่าที่ครึ่งทรงกลมของหยดน้ำ จะเห็นได้ว่า แรงตึงผิวของน้ำที่เกิดจากครึ่งทรงกลมอีกครึ่งหนึ่งของหยดน้ำตึงไปทางซ้าย จะมีทิศขนานกับผิวทรงกลมและกระทำที่ทุกๆ จุดทั้งขอบในและขอบนอกของครึ่งวงกลม ดังนั้น ถ้า R คือรัศมีเฉลี่ยของทรงกลม จากสมการที่ (19.7) สามารถหาขนาดของแรงตึงผิวของน้ำ (F) ในรูปของความตึงผิวของน้ำ ได้ดังนี้

แต่เนื่องจากครึ่งทรงกลมนี้อยู่ในสภาพสมดุล ดังนั้น แรงตึงผิวของน้ำที่กระทำต่อครึ่งทรงกลมไปทางซ้าย จะเท่ากับแรงที่กระทำต่อครึ่งทรงกลมไปทางขวา ซึ่งแรงนี้เกิดจากผลต่างของความดันภายในและภายนอกของทรงกลม
กระทำต่อพื้นที่ของครึ่งทรงกลมในระนาบที่ตั้งฉากกับความดันนี้ ดังนั้น จะได้ว่า






แหล่งอ้างอิง : หนังสือ Concept in Physics ม.ปลาย โดย ดร. ณสรรค์ ผลโภค เรื่อง "ความตึงผิว" หน้า 482 - 483

PNO3. "ความตึงผิว" ช่วงที่ 2

PNO5. "ความตึงผิว" ช่วงที่ 4

1 ความคิดเห็น:

  1. เนื้อหาน่าสนใจและควรมีมากกว่านี้

    ตอบลบ