على طول هذا المقطع العرضي ، بتجاهل الاختلاف الطفيف جدًا في نصف القطر الداخلي ، والخارجي ، نحن نعلم أن المحيط سيكون 2pi R. سيكون لكل سطح داخلي وخارجي ضغط غاما على طول الطول بالكامل ، لذا يكون الإجمالي. وبالتالي ، فإن القوة الكلية من التوتر السطحي (من كل من الفيلم الداخلي والخارجي) هي 2gamma (2pi R)، ولكن داخل الفقاعة ، لدينا ضغط p يعمل على المقطع العرضي الكامل pi R2 ، مما يؤدي إلى قوة إجمالية p (pi R2). ونظرًا لأن الفقاعة مستقرة ، يجب أن يكون مجموع هذه القوى صفرًا حتى نحصل على: 2 جاما (2 pi R) = p (pi R 2). تعريف التوتر السطحي - كلمات - 2022. أو ص = 4 جاما / ص. ومن الواضح أن هذا كان تحليلاً مبسطًا ، حيث كان الضغط خارج الفقاعة ، ولكن تم توسيعه بسهولة للحصول على الفرق بين الضغط الداخلي p ، والضغط الخارجي pe: p – pe = 4 gamma / R الضغط في قطرة سائلة ويعد تحليل قطرة سائل ، على عكس فقاعة الصابون ، أبسط. بدلاً من سطحين ، لا يوجد سوى السطح الخارجي الذي يجب مراعاته ، لذلك يسقط عامل 2 من المعادلة السابقة (تذكر أين ضاعفنا التوتر السطحي لحساب سطحين؟) لتحقيق: 2 جاما / ص= p – pe زاوية الاتصال يحدث التوتر السطحي أثناء واجهة غاز – سائل ، ولكن إذا لامست تلك الواجهة سطحًا صلبًا ، مثل جدران الحاوية ، تنحني الواجهة عادةً لأعلى أو لأسفل ، بالقرب من ذلك السطح ، ويُعرف شكل السطح المقعر أو المحدب باسم الغضروف الهلالي.
8 داين/سم، أما الكحول الإيثيلي فيبلغ توتره السطحي ما مقداره 22. 3 داين/سم، والزئبق 465 داين/سم عند درجة الحرارة نفسها، [٢] ويبلغ التوتر السطحي لزيت الزيتون مثلاً عند درجة حرارة 20 درجة مئوية ما مقداره 32 داين/سم، أما الجليسرين فيبلغ توتره السطحي عند درجة الحرارة هذه 63. 1 داين/سم. [٢] وعلى سبيل المثال عند قولنا إن التوتر السطحي للماء هو 72 داين/سم عند 25 درجة مئوية فذلك يعني أنّ كسر غشاء من الماء طوله 1 سم يتطلب قوة مقدارها 72 داين، ويجدر بالذكر هنا أن التوتر السطحي للماء يقل بشكل ملحوظ مع ارتفاع درجة الحرارة، كما أن التوتر السطحي ينشأ بسبب الطبيعة القطبية لجزيء الماء. [٢] أمثلة على ظاهرة التوتر السطحي من الأمثلة من حولنا على ظاهرة التوتر السطحي ما يلي: [٣] يمكن للحشرات الصغيرة المشي على الماء لأن كتلتها لا تكفي لاختراق السطح. يمكنك وضع إبرة صغيرة بهدوء لتطفو على سطح الماء على الرغم من أن كثافتها تعادل كثافة الماء لعدة مرات، أما في حال تحريك السطح فإن ذلك سيؤدي إلى تفكيك التوتر السطحي وغرق الإبرة بسرعة فيه. يعتبر استخدام الماء الساخن في غسل اليدين أفضل من استخدام الماء البارد؛ لأن الماء الساخن له توتر سطحي أقل مما يساعد على ترطيب اليدين بشكل أفضل.
هذه القوى تجعل سطح السائل يميل إلى التقلص ليصغر فى المساحة. ومن ذلك يتضح أنه لزيادة سطح السائل لابد من بذل شغل لكى ندفع ببعض الجزيئات من داخل السائل إلى سطحه و هذا الشغل سيبذل ضد القوى الجاذبة التى تجذب هذه الجزيئات إلى داخل السائل. و يعرف الشغل المبذول لزيادة مساحة سطح سائل ما بمقدار وحدة المساحات بمعامل التوتر السطحى لهذا السائل و يتضح من التعريف أن وحداته هى جول/ متر مربع. بعض التجارب والمشاهدات التى توضح أن التوتر السطحى لسائل يعمل على انقاص السطح ال م عرض له: 1) تصرف الزئبق فوق الزجاج: إذا صببنا كمية من الزئبق فوق سطح من الزجاج الأملس النظيف ثم ضغطنا على الزئبق بساق زجاجية مثلا ، نجد أن الزئبق ينقسم إلى قطرات صغيرة كروية الشكل. و من المعروف أن الكرة هى الشكل الهندسى لحجم معين الذى له أصغر مساحة سطح. أى أن التوتر السطحى يحاول إنقاص مساحة السطح المعرض للزئبق. 2) قطرات المطر و قطرات الماء بصفة عامة كالساقطة من صنبور مثلا تأخذ شكلا كرويا و هو الشكل الهندسى الذى له أصغر مساحة سطح لهذا الحجم. ) تجربة الحلقة و الخيط هذه التجربة توضح أن التوتر السطحى يعمل على إنقاص السطح المعرض للسائل بالإضافة إلى أنها توضح أن التوتر السطحى قوة سطحية أى مماسية لسطح السائل.