Arayüzey Enerjisi

Bir arayüzü genişletmek için, atomları veya molekülleri arayüze taşımak üzere iş yapılmalıdır. Bu iş, arayüzeydeki atom veya moleküllerde enerji olarak depolanır ve arayüzey enerjisi olarak adlandırılır.

Arayüzey Enerjisi Nedir?

Bir katı veya sıvının atomları veya molekülleri etkileşimlerle bir arada tutulur. Fazın içinde, atomlar veya moleküller kuvvet dengesi içindedir. Ara yüzeyde, dışarıdan gelen kuvvetler çok daha zayıftır, bu nedenle fazın içine doğru bir kuvvet vardır (bkz. Şekil 2).

Bu kuvvete karşı bir atom veya molekülü bir fazın ara yüzeyine getirmek için iş yapılmalıdır. Bu iş, arayüzeydeki atom veya molekülde potansiyel enerji olarak depolanır. Depolanan enerjiye arayüzey enerjisi denir.

Başka bir deyişle, arayüzey enerjisi, arayüzü genişletmek için gereken enerjidir. Fiziksel terimlerle, arayüzü ΔA miktarı kadar büyütmek için ΔWInt enerjisi gereklidir. Arayüzey enerjisi ε J/m2 cinsinden verilir ve şu şekilde tanımlanır :

 Arayüzey enerjisinin ne gibi etkileri vardır?

Bir katının havaya karşı arayüzey enerjisi ne kadar yüksekse (yüzey enerjisi olarak da adlandırılır), temas açısı o kadar düşük olur. Temas açısı, bir sıvı damlasının bu yüzey üzerinde oluşturduğu açıdır. Temas açısı düşükse ıslanma daha fazladır. Genel olarak bu, sıvı ile katı arasındaki yapışmanın daha fazla olduğu anlamına gelir. Bu nedenle endüstride – örneğin yapıştırma ve baskı işlemlerinde – katının yüzey enerjisinin yüksek olması arzu edilir.

Arayüzey enerjisi, yüzey enerjisi, arayüzey gerilimi ve yüzey gerilimi arasındaki fark nedir?

Arayüzey enerjisi, tüm faz sınırları için kullanılabilen genel bir terimdir. Bununla birlikte, özellikle yaygın arayüzler için ayrı terimler oluşturulmuştur. Bir katı-gaz faz sınırı için genellikle yüzey enerjisi terimi kullanılır.

Arayüzey gerilimi, bir arayüzü tanımlamanın başka bir yoludur. Arayüzey enerjisi bir arayüzü genişletmek için gerekli olan potansiyel enerjiyi tanımlarken, arayüzey gerilimi arayüzeyin genişlemesine karşı koyan gerilme kuvvetini tanımlar. Ara yüzey enerjisi metre kare başına joule birimiyle ölçülürken, ara yüzey gerilimi metre başına Newton birimine sahiptir. Ancak, bu iki kavram birbiriyle çok yakından ilişkilidir. Aslında, sıvı-sıvı ve sıvı-gaz faz sınırları için, arayüzey veya yüzey enerjisi, arayüzey veya yüzey gerilimi ile aynıdır. Bu nedenle, basitlik adına, literatürde arayüzey ve yüzey enerjisi ile arayüzey ve yüzey gerilimi için genellikle aynı formül sembolü σ kullanılır.