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Oberflächen. Inhalt Oberflächen, Minimalflächen Adhäsion, Kohäsion Kapillarwirkung.

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Präsentation zum Thema: "Oberflächen. Inhalt Oberflächen, Minimalflächen Adhäsion, Kohäsion Kapillarwirkung."—  Präsentation transkript:

1 Oberflächen

2 Inhalt Oberflächen, Minimalflächen Adhäsion, Kohäsion Kapillarwirkung

3 Verschiebung in Flüssigkeiten Flüssigkeiten sind gegen Scherung bzw. Torsion instabil: Baugruppen lassen sich ohne Energieaufwand verschieben, solange die Anzahl der Bindungen gleich bleibt Flüssig Was an einer Stelle durch Lösen einer Bindung verloren geht, wird an anderer durch Aufbau einer Bindung an Nachbaratome gewonnen

4 Die Vergrößerung der Oberfläche bricht Bindungen auf Kugelpackungen - aus dem Inneren der Flüssigkeit - werden unter Energieaufwand aufgebrochen

5 Oberflächen sind Minimalflächen Oberflächen sind Minimalflächen. Wirken keine äußeren Kräfte, dann hat die Kugel die kleinste Oberfläche für ein gegebenes Volumen

6 Versuche zur Oberflächenspannung Unterschiedliche Materialien auf einer Wasseroberfläche : Kampfer, eine Nadel, Quecksilber

7 Versuche zur Oberflächenspannung Minimalflächen aus Lamellen Öl- und Quecksilbertröpfchen in Wasser. Der Auftrieb kompensiert die Schwerkraft, ohne äußere Kräfte bilden sich Kugeln. Bei gegebenem Volumen ist die Oberfläche einer großen Kugel günstiger als die vieler kleiner: Deshalb verschmelzen Quecksilbertröpfchen (sehr hohe Oberflächenspannung) zu einem größeren

8 Messung der Oberflächenspannung Verschiebbarer Bügel KraftNeugebildete Fläche Vergrößerung der Oberfläche einer Lamelle aus einer Lösung durch einen verschiebbaren Bügel

9 Versuch: Oberfläche einer Seifenlösung In einem Versuchsaufbau nach der Abbildung wird mit einem Bügel eine Lamelle einer Seifenlösung vergrößert. Man erkennt, dass die Kraft auf den Bügel von der Größe der Fläche unabhängig ist. Mit der Waage Meisterstück wurde die Kraft auf den Bügel quantitativ bestimmt. Man findet

10 FormelEinheitAnmerkung 1 J Arbeit zur Vergrößerung der Oberfläche um die Fläche ΔA 1 m 2 Flächenzunahme Oberflächenspannung, spezifische Oberflächenenergie Definition der Oberflächenspannung

11 Materialσ0σ0 Hg0,471 Wasser0,073 Benzol0,029 Ethylether0,017 Werte der Oberflächenspannung

12 FormelEinheitAnmerkung 1 J Arbeit zur Oberflächenvergrößerung als Kraft auf den Bügel mal Weg 1 m 2 Vergrößerung der Oberfläche, Ober- und Unterseite 1 J ΔA durch 2· Δx ·l ersetzt 1 N Kraft auf den Bügel der Breite l Kraft auf den Bügel

13 Versuch: Messung der Oberflächenspannung Mit einem Spülmittel wird am Heck eines Schiffchens die Oberflächenspannung abgesenkt - Was geschieht?

14 Der Versuch mit dem Schiffchen Spül- mittel Schiffchen

15 Versuch: Messung der Oberflächenspannung Mit einem Spülmittel wird am Heck eines Schiffchens die Oberflächenspannung abgesenkt –Die Oberfläche am Heck kann kräftefrei vergrößert werden, deshalb bildet sich die Oberfläche auf der Bug-Seite zurück und zieht das Schiffchen mit

16 Das Spülmittel senkt am Heck des Schiffchens die Oberflächenspannung ab – das Heck wird kräftefrei, das Schiffchen wird nach vorn beschleunigt Spül- mittel

17 Zusammenfassung Bei Vergrößerung der Oberfläche werden Kugelpackungen aus dem Inneren der Flüssigkeit unter Energieaufwand aufgebrochen, Folge: Die Vergrößerung der Oberfläche erfordert Arbeit, proportional zur Flächenzunahme Die Proportionalitätskonstante ist die Oberflächenspannung σ 0, Einheit [J/m 2 ] –Oberflächenspannung in Wasser 0,073 J/m 2 Oberflächen sind Minimalflächen

18 finis


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