ما التوتر السطحي وما الشروط الواجب توفرها لحدوثه

ما التوتر السطحي وما الشروط الواجب توفرها لحدوثه سؤال علمي مركب، يطرح في الكتاب المدرسي للعلوم، وقد يبدو السؤال صعبًا ومعقدًا لكنه في الحقيقة يتطلب التركيز في مفهوم ودلالة الكلمات المستخدمة، وفي هذا المقال سيتم تقديم بحث مدقق ومفصل عن التوتر السطحي وعلاقتة بحياتنا اليومية.

تعريف التوتر السطحي

قبل الإجابة على السؤال الرئيسي للمقال ما التوتر السطحي وما الشروط الواجب توفرها لحدوثه، يجب تعريف التوتر السطحي، وهي ظاهرة فيزيائية تتمثل  في التأثير الذي يحول الطبقة السطحية لأي سائل تشبه الورقة المرنة.[1]

طرق قياس التوتر السطحي

يرمز للتوتر السطحي في علم الفيزياء بالحرف “T”، وهو يعرف بالقوة المؤثرة عموديًا على طول خط عمل وحدة القوى الموازية للسطح، ويقاس التوتر السطحي بوحدة نيوتن لكل متر أو داين لكل سنتيمتر، وذلك باستخدام أنابيب شعرية خاصة، لقياس ارتفاع السائل ونصف القطر داخل الأنبوب، ومن ثم باستخدام المعادلة الرياضية المناسبة، والتي تربط بين كثافة السائل والجاذبية الأرضية.[2]

ما التوتر السطحي وما الشروط الواجب توفرها لحدوثه

يتمثل جواب السؤال ما التوتر السطحي وما الشروط الواجب توفرها لحدوثه، في تفسير تعريف التوتر السطحي، وهو بصيغة أخرى ظاهرة تماسك جزيئات المادة السائلة التي تظهر على شكل غشاء، وتسمح لبعض الحشرات بالسير على الماء، وورق القصدير والقطع المعدنية الصغيرة كالإبرة بالطفو فوق الماء، وهي تحدث عند توفر الشروط الآتية:[1]

• نوع السائل: تتباين ظاهرة التوتر السطحي من سائل لأخر، فتكون أكبر عند الزئبق وأقل بكثير عند السوائل الكحولية.
• درجة الحرارة: تربط التوتر السطحي بدرجة الحرارة علاقة عكسية، فكلما ارتفعت درجة الحرارة قل التوتر السطحي.

التوتر السطحي في الحياة اليومية

لفهم جواب السؤال ما التوتر السطحي وما الشروط الواجب توفرها لحدوثه، يجب تقديم بعض الأمثلة وإسقاط ظاهرة التوتر السطحي على أرض الواقع، وهي كالآتي:[3]

• تفسر ظاهرة التوتر العكسي تشكل القطرات الشبه كروية للسوائل.
• يسبب التوتر السطحي عدم التصاق الماء بالأسطح النايلونية والمغطاة بالشمع.
• يستخدم التوتر السطحي في صنع المظلات ومعاطف المطر والثلج.
• يفسر التوتر السطحي ظاهرة تشكل فقاعات الماء والصابون.
• يقلل الصابون من التوتر السطحي للماء فيساعد على إزالة البقع من الملابس.
• تسمح قوى التصاق الجزيئات على تكوين السوائل لأسطح محدبة أو مقعرة حسب الوعاء الأنبوبي المتواجدة فيه.

ما التوتر السطحي وما الشروط الواجب توفرها لحدوثه سؤال يفسر جوابه العديد من الظواهر الطبيعة في حياتنا اليومية، كتشكل قطرات الندى، ومشي حشرات بق الماء المتزحلق على الماء، وطفو مشبك الورق على الماء.