Surface Tension and Adhesion

אם לוקחים כוס מים ומחט,

ומניחים את המחט בזהירות,

מאד בזהירות על פני המים, הוא יישאר שם,

וזה לא בגלל שהוא צף.

המחט הזה לא צף על פני המים.

המחט הוא בעל צפיפות גדולה מזו של המים,

ואנו יודעים שדברים צפופים יותר שוקעים.

המחט לא צף.

הוא בעצם "יושב" על פני המים,

כי יש מה שנקרא מתח פנים.

למים יש מידה

גדולה של מתח פנים.

יודעים שזה מתח פנים,

כי אם מפעילים כוח מאד קטן על המחט,

ובכך שוברים את מתח הפנים,

או אם דוחפים את המחט אל מתחת לפני המים,

הוא ישקע.

הוא ישקע כמו אבן,

ויפול מיידית עד לתחתית הכוס.

למה קיימת במים התכונה הנקראת מתח פנים?

זה קשור לעובדה שהמולקולות של המים,

בתוכו, מושכות אחת את השניה.

מולקולת המים יכולה ליצור קשרי מימן

עם כל המולקולות שמסביבה,

ונמשכת אליהן. התופעה הזאת

נקראת קוהזיה.

התופעה לפיה מולקולות מים ושל נוזלים אחרים,

מושכות אחת את השנייה, נקראת קוהזיה.

מה הקשר בין זה לבין מתח פנים?

המולקולות האלה

היו "רוצות" להתקבץ ביחד.

הן "רוצות" להתקבץ אם אפשר.

מה עושה המולקולה הזאת?

לאיזה כיוון היא תלך?

איך היא "בוחרת" למי להיצמד?

זאת בעיה.

בחלק הפנימי של הנוזל, היא לא יכולה להחליט.

במילים אחרות, נגיד

שהיא נמשכת ע"י המולקולה הזאת.

אבל, היא נמשכת שמאלה ע"י כל אלה,

זאת מושכת אותה חזרה למיקומה המקורי,

זאת מושכת אותה חזרה למיקומה המקורי,

כי קיים רכיב של הכוח

המכוון בכיוון מיקומה המקורי.

אותו דבר עם זאת שמשמאל.

המולקולות מוגבלות.

למולקולות האלה שבתוך הנוזל,

יש הרבה מולקולות אחרות מסביבן

הקובעות את מיקומן,

כי אם הן "מנסות" לזוז,

הן נמשכות חזרה למקום הזה.

בכל אופן, על פני הנוזל

אין מולקולות מעליהן.

הן יותר חופשיות.

הן פחות מוגבלות.

זה מאפשר למולקולות על פני המים,

להתקבץ בצורה יותר טובה,

ליצור קשרים יותר הדוקים, לצמצם מרווחים על

פני הנוזל, כך שהן יוצרות מתח

אשר אינו קיים בתוך הנוזל עצמו.

המולקולות האלה, כאן למטה,

ימנעו מהן להתקבץ

כגוש גדול במרכז, אך

מכיוון שהן פחות מוגבלות,

הן יכולות ליצור את הקשרים החזקים יותר על

פני הנוזל, וזה מאפשר להן לחחזיק לחץ מלמעלה

זה מאפשר להן להחזיק מידה מסוימת של משקל,

ואז המחט יכולה לנוח על פני המים.

ישנם מספר יישומים לתופעה הזאת,

אחת מהן בתחום הקליני. אם יש מרה בשתן,

ניתן לגלות זאת ,כי היא מקטינה את

מתח הפנים של השתן.

זה בודק האם הכבד מבצע

חילוף חומרים כנדרש.

ישנו גם יישום במחנאות.

אם אתם בתוך אוהל,

יורד גשם וטיפות המים מצטברות על האוהל,

רוב האוהלים ימנעו מהמים לחלחל פנימה,

אך אם אתם מתפתים

בזמן שאתם יושבים שם,

ותרצו, למען הכיף,

לגעת בזה,

אתם לא אמורים לעשות זאת,

כי מיד אחרי הנגיעה שלכם

מתח הפנים יישבר,

וברגע שמתח הפנים נשבר

המים יתחילו לטפטף אל תוך האוהל,

מאותו מקום בו נגעתם.

יש להניח שלא תהיה לכם שינה טובה בלילה.

כדאי לעמוד בפני הדחף לשבירת מתח הפנים

באוהל, אם יורד גשם.

כשאתה שוטף את ידיך,

אם אתה משתמש במי ברז,

לפעמים מתח הפנים הוא כל כך חזק.

מולקולות המים כל כך קשורות ביניהן,

שהן יוצרות גוש גדול.

זה לא נראה ככה.

זה נראה לגמרי חלק, אך ברמה המיקרוסקופית

המים לא מתפזרים כנדרש.

הם יוצרים גושים בגלל הקוהזיה של המים.

אך, אם משתמשים בסבון,

זה שובר את מתח הפנים של המים,

זה מקטין את מתח הפנים,

זאת אומרת שמולקולות המים

מתחברות פחות ביניהן,

ואם הן פחות מתחברות,

הן מצליחות להיכנס אל תוך הסדקים הקטנים,

וזה מה שמסיר את הלכלוך מהידיים.

הודות לסבון, המים מסוגלים לחדור

לסדקים הקטנים שביד, ולהגיע לאן שצריך.

מתח הפנים קיים הודות לקוהזיה

שבין מולקולות המים על פניהם.

אך מולקולות המים אינן נמשכות רק אחת לשניה.

הן גם נמשכות לכלי הקיבול שלהן

ולחומרים אחרים, וזה נקרא אדהזיה (הידבקות).

התופעה לפיה מולקולות מים

נמשכות לחומרים אחרים, נקראת אדהזיה.

מה שוקרה הוא, שהמולקולה הזאת

לא נמשכת רק למולקולות המים האחרות,

היא גם נמשכת לדופן הכלי,

והמולקולות האלה קצת מטפסות על דופן.

זאת הסיבה שכאשר

ממלאים כלי עם מים, או

שמודדים כמות מסוימת של נוזל בביורטה קטנה,

פני הנוזל לא בדיוק ישרים.

הם יוצרים את הצורה הזאת.

זה אומנם מוגזם, אך הצדדים

קצת יותר גבוהים מהאמצע.

צריך להיזהר כשמודדים.

לחלק הזה קוראים מניסקוס,

והוא נוצר בגלל האדהזיה,

המשיכה של מולקולות הנוזל

לכלי הקיבול שלהן.

כוח ההידבקות הזה מאד חשוב.

הוא גורם לתופעה המכונה נימיות.

נמחק את זה.

אם יש לנו כלי עם מים,

ולוקחים כלי אחר,

מכניסים אותו כאן, כמו קשית.

אם תוקעים אותו פנימה, נראה

שהודות לכך שהנוזל נמשך לדפנות

של הכלי הפנימי, הוא לא נשאר בגובה הזה,

הוא עולה כלפי מעלה,

הוא דוחף מעלה, קצת

מעל פני המים.

אם לוקחים צינור צר יותר,

ושמים אותו שם, ככל שהצינור צר יותר,

התופעה הזאת ניכרת יותר, ונראה את המים

עולים לגובה עוד יותר גבוה בתוך הצינור,

הודות לאדהזיה לדפנות הכלי הזה.

התופעה הזאת נקראת נימיות,

והיא חשובה במקרים שונים בביולוגיה,

וגם שלא בביולוגיה, שבו נוזל נעזר

חלקית בהובלתו ע"י דפנות

הכלי בצינור בו הם זורמים.