החוברת · דף לימוד
מתח פנים
מדעים · כיתה ז׳ · פרק 2: המודל החלקיקי
מדוע חרקים יכולים ללכת על פני המים ומדוע טיפות מים עגולות?
מהו מתח פנים?
מתח פנים הוא תופעה שבה פני השטח של נוזל מתנהגים כמו "קרום" דק ואלסטי. זה מאפשר לחפצים קלים "לצוף" על פני הנוזל גם אם הם כבדים ממנו!
ההסבר לפי מודל החלקיקים
חלקיקים בתוך הנוזל
חלקיק שנמצא בתוך הנוזל נמשך לכל הכיוונים - למעלה, למטה ולצדדים.
כל הכוחות מתאזנים.
חלקיקים על פני השטח
חלקיק שנמצא על פני השטח נמשך רק לצדדים ולמטה - אין חלקיקים מעליו!
לכן הוא נמשך פנימה ויוצר "קרום".
תופעות של מתח פנים
למה טיפות מים עגולות?
כוחות המשיכה בין חלקיקי המים מושכים את כל החלקיקים פנימה. הצורה שבה יש הכי פחות שטח פנים (ולכן הכי יעילה אנרגטית) היא כדור!
זו הסיבה שטיפות גשם, טיפות על עלים, ובועות סבון - כולן עגולות!
למה חרקים הולכים על מים?
"הקרום" שנוצר על פני המים חזק מספיק כדי לשאת חרקים קלים! הרגליים של החרק לא שוברות את מתח הפנים אלא "עומדות" עליו.
חרקי הברכות (סנאי המים) משתמשים בתופעה זו כדי "ללכת" על פני המים!
גורמים המשפיעים על מתח הפנים
| גורם | השפעה על מתח הפנים | הסבר |
|---|---|---|
| סוג הנוזל | נוזלים שונים = מתח פנים שונה | למים יש מתח פנים גבוה, לאלכוהול - נמוך יותר |
| טמפרטורה | חימום מחליש את מתח הפנים | בחום, החלקיקים נעים מהר יותר וכוחות המשיכה נחלשים |
| סבון/חומר פעיל שטח | מחליש מאוד את מתח הפנים | מולקולות הסבון "מפרידות" בין חלקיקי המים ומחלישות את הכוחות |
זו הסיבה שסבון עוזר לנקות - הוא מפחית את מתח הפנים ומאפשר למים "להיכנס" לפינות!
מתח פנים בחיי היומיום
מברשת שיניים
סבון מוריד מתח פנים ומאפשר לנוזל לחדור בין השיניים
בועות סבון
הסבון מאפשר למים להימתח לכדור דק
טיפות גשם
נוצרות בצורת כדור בגלל מתח פנים
טיפות דם
מתגלגלות כמו כדורים על משטחים
איך ייתכן שמחט מתכת יכולה לפעמים "לשבת" על פני המים, למרות שמתכת בדרך כלל שוקעת?