کشش سطحی خاصیتی در مایعات است که باعث می‌شود لایه بیرونی آن‌ها به صورت ورقه‌ای الاستیک عمل کند. کشش سطحی را همچنین می‌توان مقدار کار لازم برای ایجاد واحد سطح مشترک جدید در نظر گرفت.

کشش سطحی رو با γ نشان ميدهند. واحد آن ارگ بر سانتيمتر مربع (erg/cm²) است. معمولا کشش سطحی هميشه سعی می کند که مساحت ِ مايع را کم نمايد. يعنی جوری که اگر کسی روی مايع راه برود هيچ چاله ی مکنده ای روی سطح نبيند.

 تعريف ِ کشش سطحی:

γ = (مساحت / تعداد مولکولها) ( مولکول / انرژی کشش)

برای آب ميشه:

حالا جدول ِ زير کشش سطحی آب  را در دماهای مختلف نشان می دهد. به تغييرات ِ آن اگر دقت شود  می بينيم که با افزايش دما کشش سطحی کم می گردد.

علت اين امر آنست که در مايعات داغتر انرژي بين ملکولي بيشتر بوده و در نتيجه قابلطت لغزش ملکولها افزايش مي يابد.

سوال : مي خواستم اگه مي شه بپرسم كه كشش سطحي چه فايده اي دارد و دانستن كشش سطحي مايعات مختلف در چه مواردي كاربرد دارد؟

جواب:

اولا لازم مي دانم به اين نکته اشاره نمايم که قابليت کشش سطحي جزئي از ماهيت مايعات  بوده و در واقع يک خاصيت بشمار مي آيد. مثلا چطور بي رنگي خاصيتي از آب است ؛ کشش سطحي نيز يکي ديگر از خواص آب بشمار مي آيد.و اما دانستن کشش سطحي به چه کار مي آيد ؟
اگر کسي از شما بپرسد چرا قطرات باران بصورت کروي پايين مي آيند ؟؛ چطور است که حشرات بر روي آب راه مي روند؟ چرا قطرات باران بر روي بعضي از لباسها سر مي خورد و نفوذ نمي کند ، يا لباس خيس نمي شود ؟ چه عاملي باعت مي شود که ما در بعضي نقاط پمپاژ آب بدون موتور داشته باشيم ؟ چرا در بعضي از موارد بايد از جيوه ، جاي ديگر از الکل ، آب يا …. استفاده کنيم؟  چه جوابي داريد؟ بله آگاهي شما از قابليت کشش سطحي باعث مي شود که شما به تمام سوالات فوق پاسخ داده و شايد بتوانيد در بسياري از موارد ديگر از اين خاصيت استفاده نماييد.

کشش  سطحي جيوه در حدود 6.5 برابر آب و کشش سطحي آب در حدود 3 برابر آب صابون و آب صابون در حدود 2 برابر الکل يا بنزين است . به طور کلي کشش سطحي مايعاتي که سريعتر تبخير مي شوند(مانند: اتر ؛ الکل ) از کشش سطحي مايعات غير فرار مانند جيوه ضعيف تر است . کشش سطحي براي يک مايع معين به دماي آن بستگي دارد . مثلا کشش سطحي آب صفر درجه سلسيوس 1.3 برابر کشش سطحي آب 100 درجه سلسيوس است.

سوال: مايع درون لوله مويين تا چه ارتفاعي بالا مي رود؟

مايع درون لوله تا ارتفاعي بالا خواهد رفت که وزن ستون مايع(نسبت به سطح آزاد مايع) بعلاوه نيروي چسبندگي سطحي ملکولهاي مايع برابر با نيروي چسبندگي سطحي ملکولهاي مايع و ملکولهاي جداره شود. هر اندازه کشش سطحي مايع بيشتر و شعاع لوله کوچکتر و چگالي مايع کمتر باشد؛ ارتفاع ستون مايع در لوله مويين بيشتر خواهد شد.

فعالیت آزاد پدیده کشش سطحی

برای تکمیل این مبحث آزمایش های زیر را پیشنهاد می کنیم.

آزمايش 1:

وسایل لازم:
محلول آب و مایع ظرفشویی ۲ لیوان- تقریبا ۳۰۰ سی سی (برای تهیه محلول آنرا به آرامی به هم بزنید که کف نکند)، آب، مفتول سیمی (مفتول سیمی گل فروشی برای این کار بسیار مناسب است)، نخ قرقره معمولی، الکل صنعتی یک لیوان - حدود ۲۰۰ سی سی ، چند قطره مایع ظرفشویی، چند قطره روغن مایع، قطره چکان، دستمال کاغذی یا پارچه برای تمیز کردن آبی که روی میز میریزد.

شرح کار :
مقداری آب تمیز در بشر یا کاسه بریزید و مقداری پودر گچ را به آرامی روی آن بپاشید.گچ ها روی آب میمانند.قطره ای مایع ظرفشویی را در وسط ظرف روی آب بریزید.چه اتفاقی می افتد؟ پودرها به اطراف پخش می شوند و سطح آب در اطراف قطره مایع ظرفشویی تمیز می شود اما گرده ها درون آب فرو نمی روند.
• سوال: دلیل این اتفاق چیست؟
□ به نظر می رسد سطح آب در محل افتادن قطره مایع ظرفشویی پاره شده است. در واقع مایع ظرفشویی باعث کم شدن کشش سطحی آب میشود. به همین علت مولکول های سطح آب در اطراف قطره، به اطراف کشیده می شوند و گرده های گچ را هم با خود به اطراف می برند.
مقداری از محلول آب و مایع ظرفشویی را در بشر یا کاسه بریزید. مراقب باشید محلول کف نکند.حلقه ای از مفتول سیمی بسازید و مانند شکل، نخی را به آن گره بزنید. حلقه را درون محلول فرو کنید و پس از چند ثانیه آن را به آرامی بیرون بکشید. حباب نازکی روی آن را می پوشاند ( وجود کف روی این حباب باعث سست شدن آن و خراب شدن آزمایش می شود). حال با دقت به کمک یک سوزن تمیز یا نوک مداد حباب یک طرف نخ را بترکانید. حباب طرف دیگر، نخ را میکشد و شکل زیر حاصل می شود.

سوال: چه پیش آمد؟
حباب نازک، به خاطر وجود کشش سطحی می خواهد مولکول هایش را به جمع ترین شکل ممکن در آورد و کمترین سطح را اشغال کند. به همین دلیل نخ را به سوی خود می کشد و به شکلی که می بینید در می آید. این قسمت از آزمایش جالب است اما ممکن است توضیح آن برای دانش آموزان کمی سخت است. مقداری الکل درون بشر یا کاسه بریزید.یک قطره روغن درون الکل بچکانید. اگر قطره در آن شناور نشد، مقداری آب به الکل اضافه کنید تا جائی که قطره روغن در محلول غوطه ور شود. غوطه ور شدن قطره روغن در محلول آب و الکل، مانند آن است که قطره در حالت بی وزنی است.
سوال : شکل قطره چگونه است؟ چرا؟
کروی شکل است. زیرا کره در میان سایر شکل های با حجم ثابت، کمترین سطح جانبی را دارد.روغن به علت کشش سطحی می خواهد به شکلی درآید که کمترین سطح را داشته باشد. به همین دلیل کروی می شود.

وسایل لازم:
کارتن بسیار کلفت یا ترجیحا کارتن پلاست (کارتن پلاست کارتنی از جنس پلاستیک است. بسیار سبک است، به راحتی بریده می شود، زود خراب نمی شود و قیمت زیادی ندارد. این محصول را می توان از نوشت افزار فروشی های بزرگ تهیه کرد)، قطره چکان، محلول آب و مایع ظرفشویی، کاسه بزرگ آب، مداد، قیچی یا کاتر، دستمال کاغذی برای پاک کردن آبی که روی میز میریزد.
شرح آزمایش:
مقوای کارتن یا کارتن پلاست را به شکل زیر به صورت قایق ببریدا(اگر از کارتن استفاده می کنید، ترجیحا یک روی آن را کاملا با نوار چسب بپوشانید). می خواهیم این قایق را روی سطح آب به حرکت درآوریم، پس به یک مخزن سوخت نیاز داریم. برای این کار مانند شکل سوراخی را در عقب قایق ایجاد می کنیم و برای آن یک اگزوز هم درنظر می گیریم. به محل قرار گرفتن مخزن روی قایق دقت کنید، همچنین قطر مخزن باید 2 برابر ضخامت اگزوز باشد. حال قطره چکان را از محلول آب و مایع ظرفشویی پر کنید و قایق را روی سطح آب بگذارید (اگر قایق را از کارتن ساخته اید، آن را از طرف چسبی آن در آب بگذارید تا کارتن خیس نشود). حال به آرامی به کمک قطره چکان یک قطره از محلول را درون مخزن بریزید.

سوال: چه پیش آمد؟
قایق به آرامی به جلو حرکت می کند.

سوال: چرا؟
همان طور که در قسمت اول آزمایش سطح آب در محل قطره پاره می شود و میخواهد از هم باز شود. ولی وجود قایق روی سطح آب مانع از این می شود و مولکول های آب فقط می توانند از طریق اگزوز قایق از زیر آن فرار کنند. همین اتفاق باعث جلو رانده شدن قایق می شود. در واقع این پدیده مانند حرکت رو به جلوی جت است، که خروج گازهای داغ از انتهای آن باعث جلو رانده شدن جت می شود.
حال اگر از ابتدا قایق را کمی بزرگتر ببرید و برای آن دو مخزن سوخت درنظر بگیرید، می توانید آنرا به چپ و راست هم هدایت کنید.