Pindpinevus
Pindpinevus on pinnanähtus, mis esineb aine kahe faasi, harilikult vedeliku (näiteks vee) ja gaasi (näiteks õhu) piirpinnal ja avaldub vedeliku pinnakihi püüdes võimalikult kokku tõmbuda. Pindpinevust põhjustab see, et pinnakihi molekulide vahel valitsevad tõmbejõud (vt kohesioon), mis on suunatud vedeliku sisse. Vee pinnakihi molekulidele mõjuvad seega allpool olevate molekulide tõmbejõud ja pindmised molekulid moodustavad omavahel tugevalt seostatud kihi.
Vedeliku pindmiste molekulide omavahelised jõud – pindpinevusjõud – on tõmbejõud, mis on suunatud piki pinda, täpsemalt puutuja sihis vedeliku pinna vaadeldavas punktis. Seetõttu lähenevad pinnamolekulid üksteisele, vedeliku pinnakiht on teatava mehaanilise pinge all ja käitub kui kergelt pingutatud kile. Analoogia kilega on siiski ebatäpne selles mõttes, et vedelikukihi pingus ei tulene mitte venitusest, nagu näiteks õhupalli puhul, vaid molekulaarsetest sidemetest.
Pindpinevus annab vedelikule erilisi omadusi, näiteks võib vesi kanda kerget kuiva eset, mille erikaal on suurem kui veel. Pindpinevus on ka põhjus, miks väiksed vedelikukogused, näiteks veepiisad, püüavad võtta kera kuju.
Pindpinevusel on oluline osa kapillaarsuse tekkes.
Pindpinevust iseloomustav füüsikaline suurus on pindpinevustegur. See näitab, kui suur jõud hoiab koos vedeliku pinnakihi ühikulise pikkusega piirjoont (mõõtühik njuuton meetri kohta, N/m) või kui palju tööd.tuleb teha selle pinnakihi pindala suurendamiseks ühe ühiku võrra (mõõtühik džaul ruutmeetri kohta, J/m2); tööd on seejuures vaja teha uute molekulide viimiseks pinnakihti.
Pikemalt artiklis Pindpinevustegur
Vee molekulide vahel on tõmme vesiniksidemete tõttu suhteliselt suur ja seetõttu on vee pindpinevustegur (72,8 mN/m temperatuuril 20 °C) suurem kui paljudel teistel vedelikel.
Pindpinevuse näiteid muuda
Vee peal kõndimine muuda
Väikesed putukad, näiteks liuskurlased, saavad vee peal kõndida, sest nende kaalust ei piisa pinnast läbitungimiseks.
Nõela ja kirjaklambri ujumine muuda
Märgamata kehad saavad vedeliku pinnal ujuda, kui nende kaalust ei piisa pindpinevuse ületamiseks.
Nõela saab panna vee peale ujuma, kuigi nõel on veest mitu korda tihedam. Kui veepind liikuma panna, siis pindpinevus väheneb ja nõel upub.
Veepinnale pandud kirjaklamber ei märgu või märgub osaliselt, vajub veepinnast pisut madalamale, kuid võtab veepinna kaasa.
Telgi veekindlus muuda
Telk on sageli veekindel sellepärast, et vee pindpinevus tekitab telgiriide peene koe avade vahele sillad. Kui riiet näpuga katsuda, siis veekiled purunevad ja riie hakkab sellest kohast läbi tilkuma.
Kollatõvetest muuda
Normaalse uriini pindpinevustegur on umbes 66 dyn/cm, kuid kui see sisaldab sappi, langeb pindpinevustegur umbes 55 dyn/cm-ni. Hay testis raputatakse uriini pinnale väävlipulbrit. Kui uriin on normaalne, jääb pulber pinnale; kui uriin sisaldab sappi, vajub pulber uriini sisse.
Desinfitseerimisvahendid muuda
Desinfitseerimisvahendid on tavaliselt väikese pindpinevusega lahused. See võimaldab neil läbida bakteri rakuseina.
Pesemine muuda
- Pikemalt artiklis Pesemine
Seebid ja detergendid vähendavad vee pindpinevust, nii et vesi pääseb kergemini pooridesse ja määrdunud kohtadesse. Piisab väikesest pindaktiivse aine (detergendi kogusest, et pindpinevust tunduvalt vähendada.
Sooja veega pestakse peamiselt sellepärast, et soojal veel on tunduvalt väiksem pindpinevus. Detergendi abil on võimalik sama efekt saavutada ka külma veega.
Mullid muuda
- Pikemalt artiklis Mull
Vee pindpinevuse tõttu tekivad vees õhumullid. Et pind püüab võtta vähimat pindala, on mullid kerakujulised.
Tilgad muuda
- Pikemalt artiklis Tilk
Ka peaaegu kõigi vedelike tilgad võtavad pindpinevuse tõttu ligikaudu kerakuju, kui neile ei mõju muud jõud, sealhulgas gravitatsioonijõud, näiteks kosmoses. Kerakuju minimeerib pinnakihi "seinapinget" Laplace'i rõhk, mida modelleerib Youngi-Laplace'i võrrand. Kui tilk ei ole kerakujuline, siis mõjub paralleelselt tilga pinnaga pindpinevusjõud, mis tasandab kõrvalekalded.
Kui tilgale mõjub teisi jõude, siis võib selle kuju kerakujust hälbida, näiteks üle 1 mm läbimõõduga vihmatilga puhul ja tilkade puhul tahkise pinnal kus mõjub ka adhesioon. Tilga kuju hälbib kerakujust ja tilk märgab tahkise pinda seda enam, mida suurem on tahkise ja vedeliku vaheline adhesioon.
Meekärg muuda
Mesilaste kärjekannud on kuuetahulised. Kõigepealt ehitatakse mesilasvahast ümmargused kannud. Et taru on soe, hakkab vaha voolama ning moodustab kannude vahele tasapinnalised piirpinnad (minimaalpinnad).
Uurimislugu muuda
Pindpinevuse mõiste võttis kasutusele Niccolò Cabeo 1629. aastal ning 1751. aastal selgitas seda Johann Andreas von Segner.
Pindpinevuse teooriasse on väärtusliku panuse andnud Thomas Young 1805, Pierre-Simon Laplace 1806, Siméon Denis Poisson 1830 (Youngi-Laplace'i võrrand, Youngi võrrand) ning Joseph Plateau 1842–1868.