Was ist Oberflächenkraft?
Oberflächenkraft, allgemeiner als Oberflächenspannung bezeichnet, ist der einzigartige Aufwärtsdruck, den die Oberfläche einer Flüssigkeit auf ein Objekt ausüben kann. Diese Kraft ist der Grund, warum winzige Insekten wie Wasserläufer auf dem Wasser zu laufen scheinen. Es ermöglicht auch Sportarten wie Surfen und Wasserski. Oberflächenkraft tritt auf, weil die Moleküle oder winzigen Partikel, aus denen eine Flüssigkeit besteht, dazu neigen, an der Oberfläche aneinander zu haften, wodurch eine dünne Schicht entsteht, deren Dichte geringfügig höher ist als die der übrigen Flüssigkeit.
Die Oberflächenspannung oder Oberflächenkraft von Wasser ist stark genug, um Objekte nach oben zu drücken und sie schweben zu lassen. Dies kann beobachtet werden, indem man vorsichtig eine kleine Büroklammer aus Metall auf die Oberfläche eines bis zum Rand gefüllten Glases Wasser legt. Da die Dichte der Büroklammer größer als die Dichte von Wasser ist, ist zu erwarten, dass sie sinkt. Mit ein wenig Sorgfalt bei der Platzierung und etwas Kenntnis der Oberflächenkraft wird dies jedoch nicht geschehen. Wenn die Büroklammer auf die Oberfläche fällt, sodass das Ende die unsichtbare Barriere durchstößt, sinkt sie ein. Seien Sie also vorsichtig, wenn Sie die Büroklammer platzieren.
Eine Reihe von Faktoren kann die Oberflächenkraft von Wasser verringern, beispielsweise eine Temperaturerhöhung. Mit steigender Wassertemperatur nimmt die Oberflächenkraft ab. Das Hinzufügen von Seife zum Wasser kann auch die Oberflächenspannung verringern. Seife bricht den Halt, den Wassermoleküle aufeinander haben, wodurch das Wasser leichter mit Gegenständen wie schmutzigem Geschirr in Kontakt kommt. Wenn Sie einen einzelnen Tropfen Seife mit einer schwimmenden Büroklammer in ein Glas Wasser geben, sinkt das Objekt sofort und das zuvor erwähnte Experiment ist beendet.
Der Grund, warum Oberflächenspannung als Oberflächenkraft bezeichnet werden kann, wird durch die physikalische Definition des Wortes Kraft erklärt. In der Physik wird eine Kraft als ein Druck oder Zug definiert, der auf ein Objekt ausgeübt wird. Wenn eine Büroklammer auf Wasser gelegt wird, zieht die Schwerkraft die Büroklammer nach unten. Wenn die Oberflächenspannung des Wassers jedoch stark genug ist, kann das Wasser die Büroklammer mit der gleichen Kraft nach oben drücken, mit der die Schwerkraft sie nach unten zieht, sodass das Objekt schweben kann. Dies ist ein Beispiel für ausgeglichene Kräfte - die Büroklammer senkt sich nicht und schießt nicht von der Oberfläche ab, sondern ruht einfach dort.