Oppervlaktespanning

De schaatsenrijder wordt gedragen door de oppervlaktespanning van het water. De ronde schaduwen zijn van de kuiltjes in het wateroppervlak onder poten.

Door de oppervlaktespanning van water zinkt de bloem niet

Verschil in vorm door hoge en lage oppervlaktespanning: druppels van kwik (l) en water (r) op een vast oppervlak

Oppervlaktespanning is het natuurkundig verschijnsel dat het oppervlak van een vloeistof aan een vloeistof-gasovergang zich gedraagt als een veerkrachtige laag. Vanderwaalskrachten tussen moleculen in de vloeistoffase veroorzaken de oppervlaktespanning. Schaatsenrijders en lichte voorwerpen zinken niet dankzij de oppervlaktespanning. Losse druppels krijgen een bolvorm.

Voor moleculen aan het oppervlak van de vloeistof is de netto vanderwaalskracht gericht naar de vloeistof toe. In de vloeistof wordt de kracht wel van alle kanten uitgeoefend waardoor die elkaar daar opheffen.

Sommige stoffen verlagen de oppervlaktespanning van een vloeistof. Voorbeelden zijn zeep en glansspoelmiddel in water.

Het symbool voor oppervlaktespanning is γ (gamma) of σ (sigma) en de natuurkundige eenheid is newton per meter, [N m^-1].

Bepaalde insecten maken gebruik van deze spanning om over het wateroppervlak te lopen. Indien afwasmiddel in het water wordt gemengd, verdrinkt dit insect. Verlaging van de oppervlaktespanning maakt het ook mogelijk een zeepbel te blazen, die enige tijd kan blijven bestaan.

Interfase-energie

Tussen twee verschillende fasen heerst er steeds een drukverschil. De grootte van dit drukverschil kan berekend worden aan de hand van de interfase-energie, een breder begrip dat de oppervlaktespanning omvat. Merk op dat de dimensie van oppervlaktespanning, kracht per eenheid lengte, ook kan geschreven worden als energie per eenheid oppervlakte.

De overdruk in een champagne-belletje in een glas wijn, bijvoorbeeld, kan als volgt berekend worden: $\Delta P = {2\gamma \over {r}}$ , waarbij r de straal van het belletje is. We noemen dit wel de Laplace-druk.

Formules

Formules voor het berekenen van de oppervlaktespanning.

1 interfase :$\Delta P = {2\gamma \over {r}}$

2 interfasen :$\Delta P = {4\gamma \over {r}}$

• 

  1interfase vb: druppel

• 

  2interfasen vb: zeepbel

$\Delta p =\ \gamma \left( \frac{1}{R_x} + \frac{1}{R_y} \right)$

$\Delta p =\ 2\gamma r \pi \cos (x)$

Zie ook

• Probleem van Plateau
• Capillariteit
• Marangoni-effect
• Contacthoek

Mediabestanden

Zie de categorie Surface tension van Wikimedia Commons voor meer mediabestanden.