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IBR Zerstäubungstechnik GmbH
Spezial-Düsen, Zerstäuber, komplette Sprayanlagen und Prozessoptimierungen aus einer Hand.
Die Oberflächenspannung:
Die Bedeutung für die Zerstäubungstechnik
Ein Flüssigkeitsteilchen im Inneren einer ruhenden und homogen Flüssigkeit wird von den umgebenden und gleichartigen Teilchen allseitig angezogen. Aufgrund dieses Kräftegleichgewichtes ist eine nach außen gerichtete Kraft nicht erkennbar.
An einer freien Oberfläche, also beispielsweise an der Grenzfläche zu einem umgebenden Gas, führen die in Richtung der Flüssigkeit gerichteten Köhäsionskräfte zu einer wirksamen Kraft.
Gedanklich kann man sich die Oberflächenspannung als dünne und elastische Membran vorstellen. Sie ist nur eine Atom- beziehungsweise Moleküllage stark. Daher definert man die Einheit für die Oberflächenspannung wie folgt,
Ebenso wie die Viskosität und die Dichte zählt die Oberflächenspannung σ zu den rheologischen Eigenschaften einer Flüssigkeit.
Sie nimmt mit steigender Temperatur ab. Verunreinigungen führen ebenfalls zu einer deutlichen Verringerung der Oberflächenspannung.
Warum der Tropfen manchmal rund ist
Die Oberflächenspannung σ führt dazu, dass im Inneren eines Flüssigkeitstropfens ein Überdruck herrscht. Dieser Innendruck pi lässt sich folgenderrmaßen berechnen:
Beispiel:
Ein Wassertropfen mit einem Durchmesser von xT=1µm besitzt einen Innendruck von
Es liegt auf der Hand, dass kleine Tropfen mit entsprechend hohem Innendruck in einer Gasströmung (Tropfenfall) rund sind, größere hingegen nicht.
Gleichzeitig sind der hohe Innendruck und die damit verbundene Stabilität des Tropfens dafür verantwortlich, dass sich selbst bei nieder viskosen Flüssigkeiten kaum durchgängig Tropfengrößenverteilungen erzeugen lassen, welche vollständig kleiner etwa 10 µm sind.
Wir bestimmen die Oberflächenspannung σ von Flüssigkeiten mit kommerziellen Tensiometern.
