Теория на капилярните явления Курсова работа
Език на произведенията
Абстрактни теми
Ако стъклена тръба, тясна отвътре като косъм (латински capillus), се потопи във вода, тогава течността се издига вътре в тръбата на височина, по-голяма от външната. Ефектът не е малък: височината на повдигане е около 3 см в тръба с 1 мм канал. Това очевидно нарушение на законите на хидростатиката (чиято пощенска картичка е постижение на науката от 17 век) е причинено на прага на 18 век. нарастващ интерес към капилярните явления. Лихвата беше двойна. Първо, исках да видя дали повърхностите на течностите и твърдите вещества могат да се характеризират с някакви прости механични свойства, като състояние на опън, което може да обясни наблюдаваните явления. Необходимо беше да се обясни например защо водата в тръбата се издига, докато живакът пада; защо покачването на вода между паралелните плочи е наполовина по-малко от това в тръба с диаметър, равен на разстоянието между плочите; защо издигането е обратно пропорционално на този диаметър. Втората причина за интерес идва от разбирането, че са наблюдавани ефекти, които трябва да възникнат в резултат на действието на сили между частиците на материята, и че следователно изследването на тези ефекти трябва да предостави известна информация за такива сили и евентуално, за самите частици.
Преди появата на теориите на Юнг и Лаплас.
Леонардо да Винчи се смята за откривател на капилярните явления. Първите точни наблюдения на капилярните явления върху тръби и стъклени плочи обаче са направени от Франсис Хоксби през 1709 г. [1]).
Фактът, че материята не е безкрайно делима и има атомна или молекулярна структура, е работеща хипотеза за повечето учени от 18-ти век. В края на 19-ти век, когато група физици-позитивисти изтъкват колко косвено е доказателството за съществуването на атоми, реакцията на тяхното твърдение е малка и в резултат възраженията им са опровергани едва в началото на този век . Ако в ретроспекция съмненията ни се струват неоснователни, трябва да помним, че почти всички, които тогава вярваха в съществуването на атоми, също твърдо вярваха в материалното съществуване на електромагнитния етер и през първата половина на 19 век. - често калорични. Независимо от това, учените, които са направили най-голям принос в теорията за газовете и течностите, са използвали предположението (обикновено в изрична форма) за дискретна структура на материята. Елементарните частици на материята бяха наречени атоми, или молекули (например Лаплас), или просто частици (Юнг), но ние ще следваме съвременните концепции и ще използваме думата "молекула" за елементарни частици, които изграждат газ, течност или твърдо вещество.
В началото на XIX век. силите, които биха могли да съществуват между молекулите, бяха също толкова неясни, колкото самите частици. Единствената сила, за която нямаше съмнение, беше нютоновата гравитация. Той действа между небесните тела и, очевидно, между едно такова тяло (Земята) и друго (например ябълка), което има лабораторна маса; Кавендиш наскоро показа, че той действа и между две лабораторни маси и поради това се предполага, че той действа и между молекулите. В ранната работа върху течностите можем да намерим молекулните маси и масовите плътности, които влизат в уравненията, в които сега трябва да запишем броя на молекулите и плътностите на броя на молекулите. В чиста течност всички молекули имат еднаква маса, така че тази разлика е без значение. Но дори преди 1800 г. беше ясно, че концепцията за гравитационните сили е недостатъчна, за да обясни капилярните явления и други свойства на течностите. Изкачването на течността в стъклената тръба е независимо от дебелината на стъклото (според Hawksby1 [D & L1], 1709) и по този начин само силите от молекулите в повърхностния слой на стъклото действат върху молекулите в течност. Гравитационните сили са само обратно пропорционални на квадрата на разстоянието и, както беше известно, действат свободно през междинното вещество.