Olja och vatten - ytspänningslabb
Jag har en fundering, har fått i uppgift att göra ett experiment då vi skall droppa vatten- och oljedroppar på ett mynt. Jag kan förklara det faktum varför ytspänning sker med vatten och myntet då jag vet att vattnet är polärt och inte vill binda sig med gaserna i luften. Men olja skall ju vara opolärt med låga ytspännings egenskaper, hur skall jag då förklara att jag får större effekt (en större kupolliknande form) på myntet när jag droppar olja på det och inte vatten?
(Första bilden visar oljan, andra vatten.)
Det behövs fler begrepp än bara ytspänning.
Adhesion - vidhäftning. Den kristrande attraktionen eller repulsionen mellan två kroppar i kontakt med varandra. Krafterna som verkar på en kropps yta till följd av kontakt med en annan kropp. Adhesion är ansvarig för att en droppe av vatten kan hänga från en yta utan att lossna från den och avsaknaden av adhesion mot oljade ytor tillåter vattendroppar att glida nedför dem.
Kohesion - ihopdragning. Attraktionen av partiklarna inom en kropp mot varandra vilket yttrar sig som tendensen av en vätska att dra ihop sig till en sfärisk form vid fritt fall eller på ytor. En gas uppvisar noll kohesion medan vätskor högre kohesion.
Ytspänning namnet vi ger på vätskors tendens att minimera sin ytarea och och uppstår genom en balans mellan kohesion och adhesion med omgivande kroppar. Begreppet ytspänning är viktigt eftersom det egentligen bara är det som man kan mäta/observera men beror av vad vätskan är i kontakt med för gas, solid eller annan vätska.
Graviation - tendensen av en vätska att dras mot jordens centrum och vilket har en utplattande effekt när en vätska ligger på en yta eller i en behållare.
Anledningen till att jag tar upp dessa begrepp är för att det inte räcker att bara tala om ytspänning för att förstå vilken typ av droppe en vätska formar när den ligger på ett underlag eftersom det resulterar genom ett samspel mellan alla dessa effekter.
Vätskor uppvisar ingen adhesion i kontakt med gaser. Huruvida gas eller vätska är polära eller ej spelar ingen roll för det finns så få gaspartiklar utanför ytan i proportion till antalet vätskepartiklar under ytan, så i denna mening skiljer sig inte olja och vatten. Ta vätskan med högst ytspänning; kvicksilver, den kan inte ens beskrivas med polär/opolär överhuvudtaget. När en vätska faller fritt genom luften kan dess form förutspås huvudsakligen utifrån ytspänning.
Men när den ligger på en yta så måste du ta hänsyn till adhesion mot ytan och graviation till följd av dess densitet och detta kan skilja sig mellan olika vätskor.
Tänk dig en vätska där adhesionen mot underlaget är enormt mycket högre än kohesionen. Då smetas droppen ut över ytan och en droppe skulle kunna dras över kanten. Vid låg adhesion händer det motsatta. Det som hindrar den från att glida över kanten är kohesionen eftersom kohesionen resulterar i ytspänning som drar "upp" den igen . Något annat som tjänar till att dra droppen över kanten är graviationen, en vätska med högre densitet kommer att uppleva en starkare nedåttryckande graviationskraft. En teoretisk masslös vätska skulle ju bara kunna sitta som en enorm sfär ovanpå myntet.
Man kan utifrån dessa begrepp formulera hypoteser för den aktuella situationen men man får vara uppmärksam på att det bara är hypoteser. Man behöver fler experiment för att veta exakt.
