Cos'è l'energia superficiale?

In una massa solida, le molecole sono circondate da molecole identiche con misurazioni di energia simili. Sulla superficie del solido, tuttavia, è probabile che le molecole siano in contatto con aria e talvolta liquidi o altre masse di diverse misurazioni energetiche. Di conseguenza, le misurazioni dell'energia superficiale sono sempre diverse da quelle trovate all'interno della massa di un solido.

Tutte e tre le fasi - solido, liquido e aria - hanno energie superficiali misurabili e tensioni superficiali. Le molecole hanno sia quelle che vengono chiamate "unità adesive" e "unità coesive" che governano i modi in cui interagiscono con le molecole che li circondano. Le unità adesive cercano di legarsi con altri tipi di molecole, mentre le unità coesive cercano di legarsi con molecole simili. Se le unità coesive sono più prominenti, le molecole liquide si riducono solo su una superficie mentre resistono ad altre molecole; Il contrario è vero se le unità adesive sono più importanti.

Misurazioni di tensione di energia superficiale, tensione superficiale e densità superficiale analizzano il comportamento di bagnatura tra liquidi e solidi quando gli scienziati stanno testando le proprietà termodinamiche dei solidi. Quando le molecole liquide su una superficie solida perde in coesione, gli scienziati possono misurare l'angolo di contatto di quelle molecole sulla superficie solida. Questa misurazione dell'angolo di contatto viene eseguita con uno strumento chiamato goniometro, che determina fino a che punto la coesione o l'adesione sono nell'ascesa. Altre due forze possono influenzare l'energia superficiale in questo caso. Se la superficie è robusta o nota come idrofobica, ciò provoca la perle di liquidi ad angoli più elevati; Al contrario, quando una superficie è idrofila, una goccia liquida può essere distribuita per coprire la maggior parte della superficie quanto le molecole liquide possono raggiungere.

Le misurazioni dell'energia superficiale vengono generalmente prese a temperature estremamente elevate, quando i solidi reagiscono da lievi movimenti sotto lo stress del calore ma il volume è quasi costante. LLe misurazioni dell'energia superficiale iquid vengono prese usando quello che viene chiamato "allungamento della membrana liquida" della superficie. Un metodo, chiamato metodo dinamico Wilhelmy, prevede l'immersione di un solido in un liquido che è stato precedentemente misurato per la tensione di superficie e quindi misurare le forze bagnanti poiché il solido viene rilasciato dal liquido. Un altro metodo, chiamato metodo dell'angolo di contatto della polvere, viene utilizzato quando gli scienziati devono conoscere i livelli di assorbimento e le energie superficiali dei materiali e delle polveri porose.

Applicazioni pratiche di queste misurazioni dell'energia superficiale e delle procedure di test avvantaggiano lo sviluppo di prodotti industriali e di consumo. I metalli ricoperti di polimeri si basano sulla conoscenza degli scienziati dell'adesione e della coesione per la loro forza e durata. Le misurazioni dell'energia superficiale dei materiali sono prese per le applicazioni di ossidazione e di legame chimico. Nella litografia, gli inchiostri devono essere applicati in modo da consentire alle aree di immagine di assorbire inchiostri e aree non immaginate di rimanere liberi da INKS; La ricerca sull'energia superficiale ha perfezionato questi processi.