Ich habe diese Frage gelesen:
https://en.wikipedia.org/wiki/Surface_tension#Puddles_on_a_surface
Die flüssige Masse flacht ab, weil dadurch möglichst viel Quecksilber auf ein möglichst niedriges Niveau gebracht wird, aber gleichzeitig wirkt die Oberflächenspannung, um die Gesamtoberfläche zu verringern. Das Ergebnis des Kompromisses ist eine Pfütze mit nahezu fester Dicke. Die gleiche Demonstration der Oberflächenspannung kann mit Wasser, Kalkwasser oder sogar Kochsalzlösung durchgeführt werden, jedoch nur auf einer Oberfläche, die aus einer Substanz besteht, an der kein Wasser haftet. Wachs ist eine solche Substanz. Wasser, das auf eine glatte, flache, horizontale Wachsoberfläche gegossen wird, beispielsweise eine gewachste Glasscheibe, verhält sich ähnlich wie das auf Glas gegossene Quecksilber.
Eine andere Möglichkeit, die Oberflächenspannung zu betrachten, ist die Energie. Ein Molekül in Kontakt mit einem Nachbarn befindet sich in einem niedrigeren Energiezustand, als wenn es allein wäre (ohne Kontakt zu einem Nachbarn). Die inneren Moleküle haben so viele Nachbarn wie möglich, aber den Grenzmolekülen fehlen Nachbarn (im Vergleich zu den inneren Molekülen) und sie haben daher eine höhere Energie. Damit die Flüssigkeit ihren Energiezustand minimiert, muss die Anzahl der Grenzmoleküle höherer Energie minimiert werden. Die minimierte Anzahl von Grenzmolekülen führt zu einer minimalen Oberfläche.
Jetzt verstehe ich, dass in dieser QM-Antwort steht, dass die Moleküle an der Grenze minimiert werden müssen (weil sie eine höhere Energie haben). Dies minimiert die Größe (und Dicke aufgrund der Schwerkraft).
Was dies jedoch nicht erklärt, ist, warum diese Minimierung nicht fortgesetzt wird, bis nur noch eine einzelne Schicht von Molekülen auf der Oberfläche verbleibt.
Diese Minimalisierung muss irgendwo aufhören, wo sich die Kräfte ausgleichen, das heißt:
Schwere
Van der Waals
https://en.wikipedia.org/wiki/Van_der_Waals_force
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jp806376e
Habe ich Recht, dass es die Van-der-Waals-Kraft ist, die die Moleküle in einem Tröpfchen hält, und dass die Schwerkraft versucht, das Tröpfchen so weit wie möglich abzuflachen, wodurch das Wasser verdünnt wird und so wenig Schichten von Wassermolekülen übereinander liegen andere wie möglich?
Frage:
Was dies jedoch nicht erklärt, ist, warum diese Minimierung nicht fortgesetzt wird, bis nur noch eine einzelne Schicht von Molekülen auf der Oberfläche verbleibt.
Weil die Kraft der Oberflächenspannung versucht, die Oberfläche zu minimieren, nicht die Dicke des Wassers, da die Oberflächenspannung wie eine Gummifolie wirkt, die sie bedeckt und versucht, alles zusammenzuziehen.
Falls der Kontaktwinkel ist , wenn die Oberfläche überhaupt kein Wasser anzieht, ist die Form nur ein Ergebnis der Schwerkraft und der Oberflächenspannung. Die Dicke würde nur minimiert, wenn keine Oberflächenspannung vorhanden wäre (weil dann kein Kompromiss zwischen der Minimierung der Dicke (Schwerkraft) und der Minimierung der Oberfläche und damit der Kugelbildung der Flüssigkeit (Oberflächenspannung) eingegangen werden müsste).
Der Kontaktwinkel hängt sowohl von der Flüssigkeit als auch von der Oberfläche ab, um also Flüssigkeit von Volumen zu haben vollständig deckende Oberfläche mit einer möglichst dünnen Schicht , wofür bräuchten wir eine solche Kombination aus Flüssigkeit und Oberfläche . Ein Beispiel für eine solche Kombination sind gewöhnliche Oberflächen unter normaler Temperatur und normalem Druck sowie Wasser mit gelöstem Kohlenstoff (und anderen Bestandteilen), das gewöhnliche Oberflächen normalerweise mit einer mehrere Nanometer dicken Flüssigkeitsschicht bedeckt.
Habe ich Recht, dass es die Van-der-Waals-Kraft ist, die die Moleküle in einem Tröpfchen hält, und dass die Schwerkraft versucht, das Tröpfchen so weit wie möglich abzuflachen, wodurch das Wasser verdünnt wird und so wenig Schichten von Wassermolekülen übereinander liegen andere wie möglich?
Ja, aber neben der Van-der-Waals-Kraft und der Schwerkraft gibt es auch Wasserstoffbrückenbindungen , die ebenfalls versuchen, Moleküle im Tröpfchen zu halten.
Ist es die Van-der-Waals-Kraft, die die minimale Größe des Wassertropfens und die minimale Dicke des Wassers aufrechterhält?
Van-der-Waals-Kraft und Wasserstoffbindungen versuchen nur, eine minimale Oberfläche (dh so sphärisch wie möglich) zu halten. Nur die Schwerkraft versucht, die minimale Dicke des Wassers zu halten (solange wir die Anziehung zwischen der Flüssigkeit und der festen Oberfläche, auf der es liegt, vernachlässigen, sonst gäbe es eine vierte Kraft).