2552/08/26

PNO8. "ความตึงผิว" ช่วงที่ 1

เมื่อเราสังเกตของเหลวที่หลุดออกจากยาหยอดตามีลักษณะเป็นหยดกลมๆ ไม่ต่อเนื่องเป็นทางยาว แมลงบางชนิดที่สามารถเดินบนผิวน้ำได้ หรือใบมีดโกนที่ลอยบนผิวน้ำ ล้วนเป็นปรากฏการณ์ที่เกี่ยวข้องกับผิวของของเหลวในการยึดผิวของมันไว้ เมื่อของเหลวนั้นสัมผัสกับของแข็งหรือของเหลวชนิดอื่น จากภาพที่ 15.27 การที่ใบมีดโกนลอยอยู่บนผิวน้ำได้ ทั้งๆ ที่ใบมีดโกนมีความหนาแน่นมากกว่าน้ำหลายเท่า แรงที่ทำให้ใบมีดโกนลอยบนผิวน้ำไม่ใช่แรงลอยรอยตัวตามหลักของอาร์คีมิดีส แต่เป็นแรงชนิดหนึ่งที่พยายามยึดผิวของของเหลวไว้ แรงชนิดนี้เราเรียกว่า แรงตึงผิวของของเหลว

ภาพที่ 15.27 ใบมีดโกนลอยบนผิวน้ำเนื่องจากแรงตึงผิว

โมเลกุลของของเหลวจะมีการดึงดูดกันในทุกทิศทางกับโมเลกุลที่อยู่รอบๆ ถ้าเราพิจารณาผิวของของเหลวกับอากาศ แรงดึงดูด
ที่ด้านบนและด้านล่างจะไม่เท่ากัน ดังภาพที่ 15.28 แรงดึงลงจะมากกว่าแรงดึงขึ้น ทำให้เกิดความเค้นที่ผิวบนของของเหลวซึ่งเราเรียกว่าความตึงผิว ที่ผิวของเหลวจะมีลักษณะเหมือนกับแผ่นบางๆ (Membrane) ซึ่งอยู่ในแรงดึง ความตึงผิวจะมีขนาดเท่ากันที่ทุกๆ จุด โดยมีแรงดึงกระทำอยู่ในระนาบที่ตั้งฉากกันบนพื้นผิว ความตึงผิวจะไม่เปลี่ยนแปลงตามรูปโค้งของพื้นที่ผิว และจะคงที่ในแต่อุณหภูมิที่ผิวของสารทั้งสอง เมื่ออุณหภูมิเพิ่มขึ้น ความตึงผิวจะลดลง


ภาพที่ 15.28 ของเหลวบรรจุในภาชนะที่ผิวของของเหลวกับอากาศแรงดึงลงจะมากกว่าแรงดึงขึ้น


การศึกษาความตึงผิวของของเหลว นักเรียนอาจจะทดลองอย่าง่ายๆ ด้วยตนเองดังนี้ นำลวดมาขดเป็นวงกลมเล็กๆ ผูกเว้นด้ายไว้ตรงกลาง แล้วจุ่มขดลวดลงในน้ำสบู่ ค่อยๆ ดึงขดลวดขึ้นจากน้ำสบู่ (ดังภาพที่ 15.29) จะปรากฏเห็นเยื่อสบู่เป็นแผ่นบางๆ คล้ายฟิล์ม ส่วนเส้นด้ายจะวางตัวไม่เป็นระเบียบ เมื่อเราเอาเข็มจิ้มเยื่อสบู่ระหว่างกลางเส้นด้าย เส้นด้ายจะถูกแรงดึงตามลูกศรชี้ทำให้เส้นด้ายปรากฏเป็นวงกลม อธิบายได้ว่า เมื่อเรายังไม่เอาเข็มจิ้มเยื่อสบู่ทุกๆ จุดของห่วงด้ายมีแรงดึงผิวของฟิล์มสบู่ทั้งภายในและภายนอกของห่วงด้าย โดยแรงเหล่านี้มีขนาดเท่ากันแต่มีทิศตรงข้าม ทำให้ห่วงด้ายสมดุลมีรูปร่างเหมือนกับที่เราวางห่วงด้ายลงบนฟิล์มตอนเริ่มต้น เมื่อทำให้ฟิล์มสบู่ในห่วงด้ายทะลุ แรงตึงผิวภายในห่วงด้ายหมดไปเหลือแต่แรงตึงผิวภายนอกห่วงด้าย การที่ห่วงด้ายมีรูปร่างเป็นวงกลม แสดงว่าแรงตึงผิวของฟิล์มสบู่ที่กระทำกับทุกๆ จุดบนห่วงด้ายจะตั้งฉากกับห่วงด้ายด้วย และอยู่ในแนวขนานกับผิวของฟิล์มสบู่ สรุปได้ว่า แรงตึงผิวของของเหลวมีทิศขนานกับผิวของของเหลวและตั้งฉากกับเส้นขอบที่ของเหลวสัมผัส






แหล่งอ้างอิง : หนังสือ คู่มือหลักสูตรใหม่ ว 024 ฟิสิกส์
ชั้นมัธยมศึกษาปีที่ 6 ภาคเรียนที่ 1
ตามหลักสูตรมัธยมศึกษาตอนปลาย พุทธศักราช 2524
(ฉบับปรับปรุง พ.ศ. 2533) หน้า 145-146

13 ความคิดเห็น:

  1. ควรมีเนื้อหามากกว่านี้หน่อยคับ

    ตอบลบ
  2. ไม่ระบุชื่อ11/9/52 11:17 ก่อนเที่ยง

    อยากเห็นรูปคนทำจัง

    ตอบลบ
  3. ไม่ระบุชื่อ11/9/52 11:21 ก่อนเที่ยง

    ถ้าไม่เข้าใจเนื้อหาจะถามใครได้บาง

    ตอบลบ
  4. คนใกล้ที่ไม่รู้จัก11/9/52 11:27 ก่อนเที่ยง

    ขอลคุณสำหรับเนื้อหาที่ทำให้
    เราสอบผ่านในครั้งนี้คับ

    ตอบลบ
  5. ไม่ระบุชื่อ11/9/52 11:30 ก่อนเที่ยง

    เก่งจัง
    คนทำเว็บเองได้ด้วย
    ^^^555^^^

    ตอบลบ
  6. เนื้อหาดีน๊าคร๊า

    อยากเห็นรูปคลทำจังอ่ะ

    ว่าป่ะจินจร๊า+++++++++

    5555555555555

    ตอบลบ
  7. ไม่ระบุชื่อ12/9/52 8:05 หลังเที่ยง

    เข้าใจง่าย

    ตอบลบ
  8. ไม่ระบุชื่อ15/9/52 6:12 หลังเที่ยง

    เจนจิรา ราชครู
    เนื้อหาน่าสนใจ

    ตอบลบ
  9. เนื้อหาเข้าใจเยอะเลยแหละๆๆๆๆๆๆ
    555

    ตอบลบ
  10. ไม่ระบุชื่อ17/9/52 10:57 ก่อนเที่ยง

    ถ้าจะทำblogสอนเปล่าๆๆๆ

    ตอบลบ
  11. ไม่ระบุชื่อ17/9/52 11:34 ก่อนเที่ยง

    สุดยอยไปเลยคับลูกพี่
    เจ่งมาก...

    ตอบลบ
  12. ไม่ระบุชื่อ17/9/52 11:36 ก่อนเที่ยง

    อยากรู้จักคนทำจัง

    ตอบลบ
  13. ไม่ระบุชื่อ17/9/52 11:38 ก่อนเที่ยง

    ร๊ากกกกกกกกกกกกกก

    ตอบลบ