Капилярност в помощниците за учене на речник по физика
Повишаването на течности в тесни тръби (капиляри) или кухини е известно като капилярност. Можете напр. гледайте веднага, ако държите бучка захар с ъгъл в чай или кафе.
Следното се отнася за капилярността: колкото по-тясна е тръба или кухина, толкова по-високо например се издига водата. Причината за капилярността са молекулните сили и полученото повърхностно напрежение на течността.
Има и течности, при които се получава точно обратният ефект, т.е.течността не се издига в тясна тръба, а пада.
Гравитационно налягане и контактно налягане
# Контактно налягане # силно налягане # паскал # мечка # атмосфера # въздушно налягане # плътност
Фактът, че бучка захар попива с чай, дори ако държите само малко парче захар в чая, е резултат от капилярността. Всмукателният ефект на някои кърпи или издигането на вода в земята също се причинява от капилярността
Влажните стени в една къща възникват, когато фундаментните стени, които се намират във влажната земя, не са достатъчно изолирани. Тогава водата може постепенно да се издига през порите в тухлите и да води до влажни стени. Единственото нещо, което помага тук, е изолация на фундаментните стени с водоустойчиви слоеве.
Ако поставите цветна вода в съд със свързани тръби, които имат много различна площ на напречното сечение, тогава става ясно, че колкото по-малък е радиусът на тръбата, толкова по-високо се издига водата.
Извеждане на капилярното издигане h
Експериментът, показан на фигура 1, показва, че капилярът се издига h в капиляра зависи от неговия радиус r. Сега може да се изчисли как може да се изчисли.
Водата в тръбата (фиг. 2), стояща над нивото на водата, има силата на тежест:
F G = m Fl ⋅ g m Fl маса на супернатантата течност g гравитационно ускорение (пространствен фактор)
Масата на супернатантата може да бъде заместена от произведението на нейния обем и плътност. След това се прилага следното:
Обемът на разглежданото парче капиляр може да се изчисли като този на цилиндър. Като го вмъкнете следва:
Тук h е необходимата височина на изкачване. Течният стълб е в покой, т.е. има равновесие на силите. Силата, която противодейства на силата на тежестта, е силата F, получена от повърхностното напрежение. За тази сила важи следното:
F = 2 π ⋅ σ ⋅ r σ повърхностно напрежение r радиус на капиляра
Сега можем да приравним двете сили:
F = F G 2 π ⋅ σ ⋅ r = π ⋅ r 2 ⋅ h ⋅ ρ ⋅ g
Съкращаването и разтварянето според височината на издигане h води до търсената връзка
h = 2 σ ρ ⋅ g ⋅ r σ повърхностно напрежение ρ плътност на течността g коефициент на местоположение r радиус на капиляра
За определено вещество височината на издигане зависи само от радиуса на тръбата.
Трябва да се отбележи, че тази връзка се отнася само за случая на напълно омокряща течност. Омокрящата течност е по-висока в съд в ръба, отколкото в средата. Образува лещовидна капка на равна повърхност. Това се отнася напр. за вода.
Неомокрящата течност, от друга страна, е по-ниска в съд в ръба, отколкото в средата. Той образува малки глобули на равна повърхност. Такава неомокряща течност е напр. Живак. Следният ефект се проявява при такива немокрещи течности: В капиляра течността не се издига, а по-скоро потъва надолу. Това може лесно да се демонстрира на примера на живак.
Пример за вода
Капилярното покачване на водата трябва да се изчисли за тръба с радиус 1 mm. Плътността на водата е 1 g cm 3 = 1000 kg m 3, а повърхностното напрежение е 0,07 N m .
Тогава следното се отнася за височината на издигане: h = 2 σ ρ ⋅ g ⋅ r Поставянето на числовите стойности води до: h = 2 ⋅ 0,07 N ⋅ m -1 1 mm ⋅ 1000 kg ⋅ m -3 ⋅ 9,81 m ⋅ s 2 h ≈ 14,3 mm ¯
При дадените условия водата би била висока около 14 мм.