Konu anlatımı
Bazı böcekler su yüzeyinde batmadan yürüyebilir, kâğıt havlu döküleni hızla emer, toprağın derinlerindeki su yüzeye doğru ilerler. Bu alt başlıkta bu olayları açıklayan yüzey gerilimini ve kılcallığı, ikisinin de adezyon ve kohezyonla ilişkisini göreceksin.
Yüzey gerilimi
Sıvının içindeki bir molekül komşu moleküllerce her yönden çekildiği için üzerine etkiyen net kuvvet sıfırdır. Yüzeydeki moleküller ise yalnızca yanlardan ve aşağıdan çekilir; bu yüzden onlara içe doğru net bir kuvvet etki eder. Sonuçta sıvı yüzeyi gerilmiş ince bir zar gibi davranır ve olabildiğince küçük alanlı bir biçim almaya çalışır. Su örümceklerinin su üstünde yürümesi, dikkatle bırakılan bir ataşın ya da iğnenin yüzeyde durması ve küçük damlaların küresel olması yüzey geriliminin sonucudur.
Yüzey gerilimini etkileyen etkenler
Yüzey gerilimi sıvının cinsine, sıcaklığına ve sıvıya karışan maddelere bağlıdır. Sıcaklık arttıkça moleküller arasındaki çekim zayıfladığı için yüzey gerilimi azalır; sıcak suyun kirleri daha kolay çıkarmasının bir nedeni budur. Sabun ve deterjan suyun yüzey gerilimini azaltır; su yüzeyinde duran bir ataş, suya deterjan damlatılınca batar. Cıvanın yüzey gerilimi sudan, suyunki alkolden büyüktür.
Kılcallık
Sıvıların çok ince borularda (kılcal borularda) yükselmesi ya da alçalması olayına kılcallık denir. Sıvı ile boru arasındaki adezyon sıvının kohezyonundan büyükse sıvı yükselir, küçükse alçalır. Boru inceldikçe yükselme ya da alçalma miktarı artar.
Kâğıt havlunun ve süngerin suyu emmesi, gaz lambası fitilinin gazyağını yukarı taşıması, toprakta suyun yukarı doğru ilerlemesi, duvarların alt kısımlarında nemin yükselmesi ve kesme şekerin çaya değince baştan sona ıslanması kılcallık örnekleridir. Bitkilerin gövdesinde suyun yükselmesine de kılcallık katkı yapar.
Çözümlü örnekler
Örnek 1. Su yüzeyine dikkatle bırakılmış bir ataş batmadan duruyor. Suya birkaç damla deterjan eklenince ya da su ısıtılınca ataşa ne olur? Nedenini açıklayınız.
Çözüm. Ataş batmadan durabiliyor, çünkü su yüzeyi gerilmiş bir zar gibi davranarak ataşın ağırlığına karşı koyuyor. Deterjan suyun yüzey gerilimini azaltır; yüzey ataşı taşıyamaz hâle gelir ve ataş batar. Sıcaklık arttığında da yüzey gerilimi azalır; yeterince azalırsa ataş yine batar.
Örnek 2. Çapları farklı üç ince cam boru suya daldırılıyor. Suyun hangi boruda daha çok yükseleceğini açıklayınız. Çiftçilerin toprağı çapalaması kılcallıkla nasıl ilişkilidir?
Çözüm. Su ile cam arasındaki adezyon suyun kohezyonundan büyük olduğu için su üç boruda da yükselir; en ince boruda yükselme en fazladır. Toprak taneleri arasındaki ince boşluklar da kılcal borular gibi davranır ve derinlerdeki suyu yüzeye taşır; yüzeye çıkan su buharlaşıp kaybolur. Çapalama yüzeydeki bu ince kanalları bozar, böylece suyun yüzeye taşınıp buharlaşarak kaybolması azalır.
Sık yapılan hatalar
- Kalın borularda sıvının daha çok yükseldiğini sanmak; yükselme ince borularda fazladır.
- Sıcaklık artınca yüzey geriliminin arttığını düşünmek.
- Kılcallığın her sıvıda yükselme olarak görüldüğünü sanmak; cıva cam boruda alçalır.
- Yüzeydeki moleküllerin içe doğru çekilmesi yüzey gerilimini oluşturur.
- Sıcaklık artışı ve deterjan yüzey gerilimini azaltır.
- Kılcallıkta boru inceldikçe yükselme ya da alçalma artar.