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Oberflächen - PowerPoint PPT Presentation


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Oberflächen. Inhalt. Oberflächen, Minimalflächen Adhäsion, Kohäsion Kapillarwirkung. Verschiebung in Flüssigkeiten. Flüssigkeiten sind gegen Scherung bzw. Torsion instabil: Baugruppen lassen sich ohne Energieaufwand verschieben, solange die Anzahl der Bindungen gleich bleibt. Flüssig.

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Presentation Transcript

Inhalt
Inhalt

  • Oberflächen, Minimalflächen

  • Adhäsion, Kohäsion

  • Kapillarwirkung


Verschiebung in fl ssigkeiten
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


Die vergr erung der oberfl che bricht bindungen auf
Die Vergrößerung der Oberfläche bricht Bindungen auf

Kugelpackungen - aus dem Inneren der Flüssigkeit -werden unter Energieaufwand aufgebrochen


Oberfl chen sind minimalfl chen
Oberflächen sind Minimalflächen

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


Versuche zur oberfl chenspannung
Versuche zur Oberflächenspannung

  • Unterschiedliche Materialien auf einer Wasseroberfläche : Kampfer, eine Nadel, Quecksilber


Versuche zur oberfl chenspannung1
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


Messung der oberfl chenspannung

Kraft

Neugebildete Fläche

Messung der Oberflächenspannung

Verschiebbarer Bügel

Vergrößerung der Oberfläche einer Lamelle aus einer Lösung durch einen verschiebbaren Bügel


Versuch oberfl che einer seifenl sung
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





Versuch messung der oberfl chenspannung
Versuch: Messung der Oberflächenspannung

  • Mit einem Spülmittel wird am Heck eines Schiffchens die Oberflächenspannung abgesenkt - Was geschieht?


Der versuch mit dem schiffchen
Der Versuch mit dem Schiffchen

Spül-mittel

Schiffchen


Versuch messung der oberfl chenspannung1
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


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

Spül-mittel


Zusammenfassung
Zusammenfassung Oberflächenspannung ab – das Heck wird

  • 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 Oberflächenspannungσ0 , Einheit [J/m2]

    • Oberflächenspannung in Wasser 0,073 J/m2

  • Oberflächen sind Minimalflächen


finis Oberflächenspannung ab – das Heck wird


ad