Yüzey gerilimi [ © Murat FINDIK ]

Показать описание

Yüzey gerilimi, fizikokimyada bir sıvının yüzey katmanının esnek bir tabakaya benzer özellikler göstermesinden kaynaklanan etkiye verilen addır. Bu etki bazı böceklerin su üzerinde yürümesine olanak verir. Bir gazla bir sıvının ya da birbirleriyle karışmayan iki sıvının temas yüzeyleri gerilmiş esnek bir zara benzer. Bu gerilim likidin serbest yüzüne ait ise buna yüzey gerilimi; iki sıvının sınır yüzeyine ait ise arayüzey gerilimi (yüzeylerarası gerilim) adını alır.

Bu olay kinetik teori yardımıyla açıklanır. Sıvı içerisindeki bir molekül kendini çevreleyen öteki moleküllerin etkisine uğramış olduğundan simetri nedeniyle bu kuvvetlerin bileşkesi sıfırdır. Bunun sonucu olarak molekül hiçbir kuvvetin etkisinde değildir. Ama sıvının yüzündeki bir molekül ele alınırsa, buhar fazdaki birim hacme düşen molekül sayısı, sıvı fazdakinden çok daha az olduğundan sıvı yüzeyinde denkleşmemiş kuvvet alanları bulunur ve molekül sıvının içerisine doğru çekilir ve sıvının yüzü gergin bir zar biçimini alır. Yüzey geriliminin etkisi altındaki sıvı yüzeyi, sıvının öteki kısımlarından farklı özellikler taşır.

Bilimsel tanımla; sıvı yüzeyinde birim uzunluğu gergin tutan kuvvete yüzey gerilimi denir. Birimi dyne/cm'dir. Dar tüplerde gözlenen sıvı yükselme ve alçalması olan kapilarite olayının nedeni de yüzey gerilimidir.

Kanuna Göre Hareket Eden Canlılar!

İşte buradaki ince sınır, su üstünde yürüyen canlılar için de geçerlidir. Örneğin su üstünde yürüyen bir böcek yüzey gerilimi ile ilgili fizik kanunlarına uygun hareket ettiği için bunu başarır. Peki, küçücük bir böcek bilim adamlarının yakın zamanda keşfettikleri bu bilgileri nereden bilmektedir? Elbette ki bir böceğin bir fizik kanunu hesap ederek hareket etmesi kendisine ait bir özellik olamaz. Bu davranışlar Allah ' ın bu canlıya ilhamıdır. Bizim için birinci dereceden önem taşımayan bu kanunlar, kimi canlılar için hayati bir öneme sahiptir. Tek başına bu da yeterli değildir. Çünkü öncelikle bu canlıların su üstünde durabilecek özel bir yapıya sahip olmaları gerekmektedir. Nitekim bu canlılar da sahip oldukları özel tasarımla suyun içine gömülmeden yaşarlar. Bu tasarımın en önemli parçasını, böceğin ıslanmasını engelleyen, balmumuyla kaplı bacakları oluşturur. Her bacağın ağırlığı suyun yüzeyine bir baskı uygular; su da sanki yüzeyini düzleştirmek ister gibi böceği yukarı iter ve bu baskı alanını küçültür. Suyun yukarı kaldırma gücü ile böceğin ağırlığı dengelendiğinde, suyun yüzey gerilim seviyesi son noktasına ulaşmış olur. Eğer böcek iki bacağını suyun üzerinden kaldırırsa kalan dört ayak, su yüzeyine biraz daha fazla baskı uygulamış olur. Bu bakımdan yüzey gerilimi böceğin hayatta kalabilmesi için son derece önemlidir. Aşağı doğru uygulanan kuvvet, yani ağırlık, yukarı bir kuvvet ile -yüzey gerilimi x ayak-su-hava temas çizgisinin uzunluğu- dengelenmelidir.
Örneğin biz, ayağımızın bizi su üzerinde tutması için çok büyüğüz. Çünkü ayağımızın uzunluğuna göre ağırlığımız çok fazladır. Örneğin ağırlığı 60 kilo olan bir kimsenin ayağının 8.000 metre uzunlukta olması gerekir ki, su üzerinde bu ağırlığı taşıyabilsin. Nitekim on miligramlık bir sivrisineğin sadece bir milimetrelik ayak uzunluğuna sahip olması yeterli olabilmektedir. Bu yüzden suyun üzerinde yürüyebilecek kadar küçük bir canlının, suyun içine dalması da mümkün olmaz. Bir milimetre uzunluğundaki bir böcek için suyun yüzeyi, bizim için bir çadırın bez duvarı nasılsa öyle bir sağlamlıktadır. Bu yüzden de bu sağlam yüzeyi delip geçmesi mümkün değildir.