Yüzey Gerilimi Hakkında Bilgi
Su Yüzyinde Yürüyebilen Örümcekler Bunu Nasıl Yapar?
Su yüzeyine bırakılan bir ataç veya toplu iğne nasıl batamadan yüzebilir?
Durgun haldeki sıvıların yüzeyleri çok ilginç bir davranışta bulunur. Sıvı yüzeyleri sanki gergin haldeki bir zar ile kaplıymış gibidir. Bir bardak taşma düzeyine kadar su ile doldurulduğunda bardaktan taşmadan önce su seviyesinin bombeleştiği görülür. Bir musluğu çok az miktarda açıp suyun musluğun ucunda birikmesi sağlanırsa musluğun ucundaki su sanki bir zar içinde duruyor ve akamıyormuş gibi bir his uyandırır.
Yağmur sonrası yaprakların üzerindeki ve dalların uçlarındaki su damlaları her zaman bizde bu hissi uyandırır. Yeteri kadar küçük olan su damlacıkları, uygun bir zemin üzerinde küçük su kürecikleri gibi görülür.
Cisimlerin bir sıvıda yüzüp yüzmeyeceği yoğunluklarına bakılarak anlaşılabilir. Örneğin çeliğin yoğunluğu suyun yoğunluğundan yaklaşık yedi kat daha fazladır. Bu nedenle çelikten yapılmış bir dikiş iğnesi ya da ataş suya bırakıldığında yüzemez ve batar. Ancak uygun bir şekilde suyun yüzeyine bırakılınca yüzebildikleri görülür. Daha önceden cisimlerin sıvılardaki yüzmeleriyle ilgili bilgilerimize ters olan bu durum ve yukarıda bahsettiğimiz durumlar suyun yüzey gerilimi sayesin de gerçekleşir.
Maddeyi oluşturan moleküller arasında elektriksel çekim kuvveti vardır. Bu kuvvetlerin büyüklüğü maddenin hangi halde olacağını belirler. Katıların molekülleri arasında çekim kuvveti çok daha fazla olması nedeniyle moleküller birbirlerine göre hareketsizdirler. Sıvı moleküller arasındaki elektriksel çekim kuvveti katılarda olduğu kadar güçlü değildir. Be nedenle sıvı molekülleri katılara göre daha serbesttir ve birbirleri üzerinde kolayca hareket edebilirler.
Çelikten yapılmış atacın su yüzeyinde yüzmesi su moleküllerinin oluşturduğu yüzey gerilimi nedeniyledir. Ancak yüzeyde oluşan bu gerilim çok güçlü değildir. Örneğin ataç suya dik olarak bırakılırsa su yüzeyi tarafından dengelenemez. Katı bir zemin üzerindeki bir cismin ağırlığı nasıl yüzey tepki kuvveti ile dengeleniyorsa sıvının yüzey gerilimi de aynı şekilde bir zemin gibi cismin ağırlığını dengeleyebilir. Su üzerinde duran böcek veya iğneye dikkat edildiğinde suya temas eden kısımlarda suyun içine doğru büküldüğü bir anlamda esnediği görülebilir. Bu denge halidir. Bu denge bozulduğunda zar görevi gören yüzey gerilimi bozulur ve cisim suya batar.
Su içine batırılan bir fırçanın tüyleri su içine dağınık ve serbest halde olurken su dışına çıkarıldığında tüyler birbirine yapışır. Aynı durum deniz ya da havuza dalan bir kişinin saçlarında da görülür. Su altında saçları serbestçe dalgalanırken su dışına çıktığında saçlar birbirine yapışık bir görünümde olur. Bu iki durumda da sıvıların yüzey gerilimi sonucudur.
Suda yaşayan birçok böcek türü yukarıda anlattığımız fizik kaidelerini kullanarak hayatını sürdürür. Bunlara en güzel örnek su örümceğidir. Su örümceği su üzerinde yüzey geriliminden dolayı oluşan zarın üzerinde yürür. Su üzerine yapışıp kalmaması için ayaklarının ucunda hidrofob balmumuna bulanmış kıllardan oluşan kadifemsi sık bir örgü mevcuttur. Suda yaşayan gerris gibi birçok böcek türü de hidrofili ve hidrofobi sayesinde değişik şekillerde hayatlarını sürdürürler.
Sabun ve deterjanların suyun yüzey gerilimini azaltıcı etkileri vardır. Temizlik yapılabilmesi için suyun yüzey geriliminin düşürülmesi gerekir. Kirler cisimlerin kıvrımlarına ya da giysilerin ince liflerinin arasına girerek adezyon kuvveti ile cisme yapışır. Bu kirlerin uzaklaştırıla bilmesi için kir olan maddenin yüzey gerilimi düşürerek kolayca parçalanması ve cisimden uzaklaşması sağlanmalıdır. Suyun yüzey geriliminin büyük olması yıkanacak olan kirli malzemenin gözeneklerine girmesi güçleştirir. Bu da istenmeyen bir durumdur. Bu durum da temizlik tam olarak yapılmış olmaz. İçine deterjan katılan suyun yüzey gerilimi düşer. Yüzey gerilimini düşüren deterjan maddeleri su ile kire ulaşır. Yüzey gerilimi düşen ve küçük parçalara ayrılan kir suya karışır ve temizlenmek istenen cisimden uzaklaştırılmış olur.
Sıvıların sıcaklığı artırıldığında yüzey gerilimleri azalır. Bu nedenle çamaşır ve bulaşıklar sıcak su ile yıkandığında daha iyi sonuç elde edilir. Bir sıvının yüzey gerilimi azaltan maddelere YÜZEY ETKEN MADDE (surfaktan) denir. Temizlik amaçlı kullanılan deterjanlar yüzey gerilimini azaltan yüzey etken maddeler içerir. Bir sıvı içine eklenerek oluşturulan çözeltide çözünen madde eklendiği sıvının yüzey gerilimini düşürdüğü gibi arttırabilir.
Bir sıvının moleküleri ile katıların temas sırasında;
Kohezyon kuvveti < adezyon kuvveti ise sıvı katıya yapışır ve katıyı ıslatır.
Kohezyon kuvveti > adezyon kuvveti ise sıvı katıya yapışmaz ve katıyı ıslatmaz.
Yüzey gerilimi sıcaklığa ve sıvıyla temas ettirilen kimyasal maddelere bağlı olarak değişim gösterebilir.
Suyun yüzey gerilimi herhangi bir sıvının yüzey geriliminden (cıva hariç) büyüktür.
Sıvı yüzeyinde herhangi bir moleküle etkiyen kuvvetlerin bileşkesi sıvının içine doğrudur. Yüzeydeki moleküllerin bu şekilde içeriye doğru uygulanan bir kuvvete maruz kalmasıyla sıvının yüzeyi mümkün olduğunca küçülür. Diğer bir değişle sıvılar yüzey alanın küçültme eğilimi gösterirler. Yüzey-hacim oranın en küçük olduğu şekil küre olduğu için sıvı tanecikleri küre olmaya eğilimlidir.
Bazı Maddelerin Yüzey Gerilimleri
| 
