¿Qué es la energía superficial?
Dentro de una masa sólida, las moléculas están rodeadas de moléculas idénticas con mediciones de energía similares. Sin embargo, en la superficie del sólido, es probable que las moléculas estén en contacto con el aire y, a veces, líquidos u otras masas de diferentes mediciones de energía. Como resultado, las mediciones de energía superficial siempre son diferentes de las que se encuentran dentro de la masa de un sólido.
Las tres fases (sólido, líquido y aire) tienen energías superficiales y tensiones superficiales medibles. Las moléculas tienen lo que se llaman "unidades adhesivas" y "unidades cohesivas" que rigen las formas en que interactúan con las moléculas a su alrededor. Los unidades adhesivas buscan unirse con otros tipos de moléculas, mientras que los unidades cohesivas buscan unirse con moléculas similares. Si las unidades cohesivas son más prominentes, las moléculas líquidas solo se alzan sobre una superficie a medida que resisten otras moléculas; lo contrario es cierto si las unidades adhesivas son más prominentes.
Energía superficial, tensión superficial y mediciones de tensión de densidad superficial analizan el comportamiento humectante entre líquidos y sólidos cuando los científicos están probando las propiedades termodinámicas de los sólidos. Cuando las moléculas líquidas en un cordón de superficie sólido en cohesión, los científicos pueden medir el ángulo de contacto de esas moléculas en la superficie sólida. Esta medición del ángulo de contacto se toma con un instrumento llamado goniómetro, que determina en qué grado la cohesión o adhesión hay en la ascendencia. Otras dos fuerzas pueden influir en la energía superficial en este caso. Si la superficie es resistente o se conoce como hidrofóbica, esto hace que los líquidos sean atacados en ángulos más altos; Por el contrario, cuando una superficie es hidrofílica, una caída líquida puede extenderse para cubrir la mayor parte de la superficie como las moléculas líquidas puedan alcanzar.
Las mediciones de energía superficial generalmente se toman a temperaturas extremadamente altas, cuando los sólidos reaccionan por movimientos leves bajo el estrés del calor, pero el volumen es casi constante. LLas mediciones de energía superficial de Iquid se toman mediante el uso de lo que se llama "estiramiento de membrana líquida" de la superficie. Un método, llamado método dinámico de Wilhelmy, implica sumergir un sólido en un líquido que se ha medido previamente para la tensión superficial, y luego medir las fuerzas de humectación a medida que el sólido se libera del líquido. Otro método, llamado método del ángulo de contacto en polvo, se usa cuando los científicos necesitan conocer los niveles de absorción y las energías superficiales de los materiales y polvos porosos.
Las aplicaciones prácticas de estas mediciones de energía superficial y los procedimientos de prueba benefician el desarrollo de productos industriales y de consumo. Los metales recubiertos con polímeros se basan en el conocimiento de los científicos de adhesión y cohesión para su resistencia y durabilidad. Las mediciones de energía superficial de los materiales se toman para aplicaciones de oxidación y unión química. En la litografía, las tintas deben aplicarse de una manera que permita a las áreas de imagen absorber tintas y áreas de no imagen para permanecer libres de iNKS; La investigación de energía superficial ha refinado estos procesos.