Page 20 - ชีววิทยาและเคมีสำหรับครู
P. 20
9-10
เร่ืองท ี่ 9.1.1 ความตงึ ผ ิว
สาระส งั เขป
โมเลกุลที่อยู่ในของเหลวจะได้รับแรงดึงดูดระหว่างโมเลกุลอื่นๆ ที่อยู่ล้อมรอบด้วยแรงทุกทิศ
ทุกทาง แต่โมเลกุลที่อยู่บนผิวของเหลวจะได้รับแรงเฉพาะจากโมเลกุลทางด้านข้างและด้านล่างเท่านั้น
การดึงดูดในลักษณะเช่นนี้ จะทำ�ให้โมเลกุลของเหลวที่บริเวณผิวถูกดึงดูดเข้าไปด้านในของของเหลว และ
ทำ�ให้ผิวของเหลวถูกดึงจนตึงเหมือนแผ่นยางยืดบางๆ สิ่งที่เป็นตัวบ่งชี้ความยืดหยุ่นที่ผิวของเหลวนี้
เรียกว่า ความตึงผิว (surface tension)
ความตึงผิว คือ ปริมาณพลังงานที่ต้องใช้ในการเพิ่มพื้นที่ผิวของเหลวขึ้น 1 หน่วยพื้นที่ ดังนั้น
ค่าค วามต ึงผ ิว จึงม ีห น่วยเป็นพ ลังงานต ่อพ ื้นที่ โดยปกติก ำ�หนดให้ม ีห น่วยเป็น จูลต่อตาร างเมตร (J/m2)
แมกซ์เวล (Maxwell) ได้ทำ�การศึกษาหาค่าแรงตึงผิว โดยอาศัยเครื่องมือที่ประกอบด้วยโครง
โลหะรูปต ัว U ที่ม ีล วดค วามยาว L คล้องอ ยู่ โดยลวดเส้นนี้สามารถป รับเลื่อนไปมาตามแนวแ กนต ัว U ได้
เมื่อจุ่มเครื่องม ือนี้ลงในข องเหลวแ ล้วยกข ึ้น แล้วออกแรง F เพื่อใช้ด ึงลวดค วามยาว L ในก ารเพิ่มพื้นที่ผิว
ของของเหลวจนถึงจุดส มดุล แมกซ ์เวลค้นพ บว ่า
F = 2Lγ
โดยที่ F = แรงท ี่ใช้ด ึงล วด (นิวต ัน)
L = ความยาวล วด (เมตร)
γ = แรงต ึงผ ิวของของเหลว (นิวตัน/เมตร)
(โปรดอ่านเนื้อหาส าระโดยละเอียดในประมวลส าระชุดวชิ าหน่วยท่ี 9 ตอนที่ 9.1 เร่อื งท ่ี 9.1.1)
กจิ กรรม 9.1.1
1. จงอ ธิบายความหมายของคำ�ว ่า “ความต ึงผิว” ของข องเหลว
2. ลวดท ี่ม ีค วามยาว 50 cm ถูกวางไว้ในแ นวข นานบ นผ ิวข องเหลวชนิดหนึ่ง เมื่อออกแรงดึง
ลวดเส้นนี้ด ้วยแรง 3.5 × 10-2 N จนกระทั่งลวดอยู่ในต ำ�แหน่งสมดุล จงห าว ่าของเหลวนี้ม ีค่าแรงตึง
ผิวเท่ากับเท่าใด ในห น่วยข อง N/m
