पृष्ठ-तनाव के बारे में निम्नलिखित में से कौन-सा कथन सही है ?

सही — B, तापमान में वृद्धि होने पर पृष्ठ-तनाव में कमी होती है। पृष्ठ-तनाव द्रव की सतह पर स्थित अणुओं पर लगने वाले नेट भीतरी संसंजक खिंचाव से उत्पन्न होता है। द्रव को गर्म करने पर उसके अणुओं की गतिज ऊर्जा बढ़ती है, जिससे ये संसंजक बंध दुर्बल पड़ जाते हैं और सतह के अणु अधिक आसानी से निकल पाते हैं, अतः पृष्ठ-तनाव घट जाता है। क्रांतिक तापमान पर यह शून्य हो जाता है, जहाँ द्रव-वाष्प सीमा ही मिट जाती है।

अन्य विकल्प क्यों गलत हैं

• (a)
  तापमान में वृद्धि होने पर इसमें वृद्धि होती है — यह सच्चाई का उलटा है। ऊष्मा देने से आणविक गति बढ़ती है और संसंजन दुर्बल होता है, अतः पृष्ठ-तनाव घटता है, बढ़ता नहीं। यही वह प्रचलित भ्रांति है जिसे यह प्रश्न जाँच रहा है।
• (c)
  तापमान में वृद्धि या कमी होने पर यह एकसमान बना रहेगा — पृष्ठ-तनाव तापमान से स्वतंत्र नहीं है — यह तापमान के साथ मापने योग्य रूप से और लगभग रैखिक ढंग से बदलता है, और द्रव के गर्म होने पर घटता है।
• (d)
  तापमान में वृद्धि या कमी होने पर इसमें सदैव कमी होगी — स्वयं-विरोधी: कोई राशि तापमान के बढ़ने और घटने, दोनों पर घट नहीं सकती। द्रव को ठंडा करने पर तो उसका पृष्ठ-तनाव बढ़ता है।

पृष्ठ-तनाव द्रव की सतह के अनुदिश कार्य करने वाला प्रति एकांक लंबाई संसंजक बल है, जिसके कारण सतह किसी तनी हुई प्रत्यास्थ झिल्ली की भाँति व्यवहार करती है। तापमान बढ़ने पर यह दुर्बल हो जाता है, क्योंकि तापीय हलचल अणुओं के बीच नेट संसंजक आकर्षण को घटा देती है, और द्रव के क्रांतिक तापमान पर यह शून्य हो जाता है।

मुख्य तथ्य

• पृष्ठ-तनाव द्रव की सतह के अणुओं पर लगने वाले असंतुलित भीतरी संसंजक बल से उत्पन्न होता है।
• तापमान बढ़ने पर यह लगभग रैखिक रूप से घटता है और क्रांतिक तापमान पर शून्य हो जाता है।
• जल के लिए यह 0 डिग्री सेल्सियस के निकट लगभग 0.076 N/m से घटकर 100 डिग्री सेल्सियस पर लगभग 0.059 N/m रह जाता है।
• अपमार्जक (सर्फेक्टेंट) मिलाने से भी पृष्ठ-तनाव घटता है, चाहे तापमान कुछ भी हो।

सामान्य भ्रम

• यह मान लेना कि द्रव को गर्म करने से उसका पृष्ठ-तनाव बढ़ता है (वह घटता है)।
• पृष्ठ-तनाव को श्यानता के साथ भ्रमित कर लेना — द्रव में तापमान बढ़ने पर दोनों घटते हैं, पर ये अलग-अलग गुण हैं।

• अभ्यास — वास्तविक PYQ नहीं

  जल में अपमार्जक मिलाने से उसका पृष्ठ-तनाव किस प्रकार बदलता है?

  • (a)बढ़ जाता है
  • (b)घट जाता है, जिससे जल बेहतर ढंग से फैलता और सतहों को भिगोता है
  • (c)अपरिवर्तित रहता है
  • (d)पहले बढ़ता है फिर घटता है
  उत्तर(b) घट जाता है — सर्फेक्टेंट पृष्ठ-तनाव घटाते हैं, जिससे जल सतहों को अधिक प्रभावी ढंग से भिगोता है।
• अभ्यास — वास्तविक PYQ नहीं

  जैसे-जैसे किसी द्रव को उसके क्रांतिक तापमान की ओर गर्म किया जाता है, उसका पृष्ठ-तनाव

  • (a)लगातार बढ़ता है
  • (b)अचर रहता है
  • (c)शून्य की ओर बढ़ता है
  • (d)अनंत हो जाता है
  उत्तर(c) शून्य की ओर बढ़ता है — क्रांतिक तापमान पर द्रव-वाष्प सीमा मिट जाती है और पृष्ठ-तनाव शून्य हो जाता है।