Oberflächenspannung vs. Grenzflächenspannung
Sowohl Oberflächenspannung als auch Grenzflächenspannung sind Effekte, die auf Flüssigkeiten beruhen. Diese beiden Effekte treten aufgrund der unausgeglichenen intermolekularen Kräfte zwischen den Flüssigkeits- oder Lösungsmolekülen auf. Wir beobachten diese Effekte im täglichen Leben in Form vieler Ereignisse wie Tröpfchenbildung, Unmischbarkeit von Flüssigkeiten, Kapillarwirkung, Seifenblasen und Weintränen und sogar das Aufschwimmen des Wasserläufers. Diese beiden Aktionen spielen eine große Rolle in unseren täglichen Aktivitäten, ohne dass wir überhaupt wissen, dass sie existieren. Ohne diese Theorien wäre es zum Beispiel nicht möglich, eine Emulsionsmischung zu mischen.
Oberflächenspannung
Stellen Sie sich eine Flüssigkeit vor, die homogen ist. Jedes Molekül in den zentralen Teilen der Flüssigkeit hat genau die gleiche Kraft, die es zu jeder Seite zieht. Die umgebenden Moleküle ziehen das zentrale Molekül gleichmäßig in alle Richtungen. Betrachten Sie nun ein Oberflächenmolekül. Auf ihn wirken nur Kräfte zur Flüssigkeit hin. Die Luft-Flüssigkeit-Adhäsionskräfte sind nicht einmal annähernd so stark wie die Flüssigkeit-Flüssigkeit-Kohäsionskräfte. Die Oberflächenmoleküle werden also zum Zentrum der Flüssigkeit hingezogen, wodurch eine gepackte Schicht von Molekülen entsteht. Diese Oberflächenschicht aus Molekülen wirkt als dünner Film auf der Flüssigkeit. Nehmen wir das reale Beispiel des Wasserläufers: Er nutzt diesen dünnen Film, um sich auf der Wasseroberfläche zu platzieren. Es gleitet auf dieser Schicht. Wenn es diese Schicht nicht gäbe, wäre es sofort ertrunken. Die Oberflächenspannung ist definiert als die Kraft parallel zur Oberfläche senkrecht zu einer auf der Oberfläche gezogenen Einheitslängenlinie. Die Einheiten der Oberflächenspannung sind Nm-1. Die Oberflächenspannung wird auch als Energie pro Flächeneinheit definiert. Dies ergibt auch die neue Einheit der Oberflächenspannung Jm-2.
Grenzflächenspannung
Grenzflächenspannung ist nur für nicht mischbare Flüssigkeiten definiert. Wie der Name schon sagt, gilt es für die Grenzfläche der beiden nicht mischbaren Flüssigkeiten. Auch hier gilt die gleiche Theorie der Oberflächenspannung. Der einzige Unterschied zwischen Grenzflächenspannung und Oberflächenspannung ist die Flüssigkeits-Flüssigkeits-Grenzfläche anstelle der Flüssigkeits-Luft-Grenzfläche. Die Grenzflächenspannung kann verwendet werden, um die Unmischbarkeit dieser beiden Flüssigkeiten zu beschreiben. Betrachten Sie die Grenzfläche zwischen den Flüssigkeiten. Auf die Moleküle auf der ersten Oberfläche wirken Kräfte von der ersten Flüssigkeit und von den Oberflächenmolekülen der zweiten Flüssigkeit und umgekehrt. Wenn die Kraft auf die Oberflächenmoleküle von der ersten Flüssigkeit (Kohäsionskräfte) gleich der Kraft von der zweiten Oberfläche (Adhäsionskräfte) ist, vermischen sich diese beiden Flüssigkeiten. Wenn diese Kräfte ungleich sind, werden sich diese Flüssigkeiten nicht vermischen.
Unterschied zwischen Oberflächenspannung und Grenzflächenspannung
Der Hauptunterschied zwischen diesen beiden ist der Ort, an dem es auftritt. Die Oberflächenspannung ist für eine einzelne Flüssigkeitsoberfläche definiert, während die Grenzflächenspannung für die Grenzfläche zweier nicht mischbarer Flüssigkeiten definiert ist. Die Oberflächenspannung ist eigentlich eine Ableitung der Grenzflächenspannung, wobei die Kraft von der zweiten Oberfläche vernachlässigbar oder null ist.
