Kas irūdens virsmas spraigums?
Virsmas spraigumsir šķidro atpūtas virsmu tendence sarauties līdz minimālajam iespējamajam virsmas laukumam. Virsmas spraigums ļauj objektiem ar lielāku blīvumu nekā ūdenim, piemēram, žiletes asmeņiem un kukaiņiem (piemēram, ūdens strīderiem), peldēt pa ūdens virsmu, pat daļēji neiegremdējot.
Šķidruma un gaisa saskarnēs virsmas spraigums rodas no lielāka šķidruma molekulu pievilkšanās viena otrai (kohēzijas dēļ) nekā gaisā esošajām molekulām (adhēzijas dēļ).
Spēlē ir divi galvenie mehānismi. Viens no tiem ir iekšējais spēks uz virsmas molekulām, kas liek šķidrumam sarauties. Otrais ir tangenciālais spēks, kas ir paralēls šķidruma virsmai. Šistangenciālsspēku parasti sauc par virsmas spraigumu. Tīrais efekts ir tāds, ka šķidrums uzvedas tā, it kā tā virsma būtu pārklāta ar izstieptu elastīgu membrānu. Taču šo analoģiju nedrīkst uztvert pārāk tālu, jo spriegums elastīgajā membrānā ir atkarīgs no membrānas deformācijas apjoma, savukārt virsmas spraigums ir šķidruma raksturīgā īpašība.–gaisa vaišķidrums-tvaikssaskarne.
Tā kā ūdens molekulas salīdzinoši lielā mērā pievelk viena otru caur ūdeņraža saišu tīklu, ūdenim ir augstāks virsmas spraigums (72,8 milliwtons (mN) uz metru 20 grādu temperatūrā) nekā lielākajai daļai citu šķidrumu. Virsmas spraigums ir svarīgs kapilaritātes fenomena faktors.
Kāpēc ziepes samazina ūdens virsmas spraigumu?
Ziepes iznīcina ūdens virsmas spraigumu, pateicoties tās molekulārajai struktūrai, kas satur gan hidrofobus (ūdeni atgrūdošus), gan hidrofīlus (ūdeni pievelkošus) galus. Ūdens molekulas uz virsmas veido "ādu", pateicoties saliedētajiem spēkiem starp tām, izraisot augstu virsmas spraigumu.
Kad ūdenim pievieno ziepes, ziepju molekulu hidrofobos galus atgrūž ūdens un tie izspiežas uz virsmu, savukārt hidrofīlie gali paliek ūdenī. Tas izjauc kohēzijas spēkus starp ūdens molekulām uz virsmas, samazinot virsmas spraigumu. Rezultātā ūdens kļūst mazāk saderīgs un vieglāk izkliedējas, ļaujot tam labāk saslapināt virsmas.
