დაიწყეთ მეცნიერებაში. ზედაპირული დაძაბულობა

კაპილარული ფენომენები, ზედაპირის ფენომენები სითხის ინტერფეისზე სხვა გარემოსთან, რომელიც დაკავშირებულია მისი ზედაპირის გამრუდებასთან. თხევადი ზედაპირის გამრუდება გაზის ფაზასთან საზღვარზე ხდება სითხის ზედაპირული დაძაბულობის მოქმედების შედეგად, რომელიც მიდრეკილია შეამციროს ინტერფეისი და სფერულ ფორმას აძლევს სითხის შეზღუდულ მოცულობას. ვინაიდან ბურთულას აქვს მინიმალური ზედაპირის ფართობი მოცემული მოცულობისთვის, ეს ფორმა შეესაბამება სითხის მინიმალურ ზედაპირულ ენერგიას, ე.ი. მისი სტაბილური წონასწორობის მდგომარეობა. სითხის საკმარისად დიდი მასების შემთხვევაში, ზედაპირული დაძაბულობის ეფექტი კომპენსირდება გრავიტაციით, ამიტომ დაბალი სიბლანტის სითხე სწრაფად იღებს იმ ჭურჭლის ფორმას, რომელშიც ის არის ჩასხმული და თავისუფალია. ზედაპირი თითქმის ბრტყელი ჩანს.

სიმძიმის არარსებობის ან ძალიან მცირე მასების შემთხვევაში სითხე ყოველთვის იღებს სფერულ ფორმას (წვეთს), რომლის ზედაპირის გამრუდება განისაზღვრება მრავლობით რიცხვით. მატერიის თვისებები. მაშასადამე, კაპილარული ფენომენი მკაფიოდ არის გამოხატული და მნიშვნელოვან როლს ასრულებს უწონობის პირობებში, აიროვან გარემოში სითხის დამსხვრევისას (ან სითხეში გაზის ატომიზაცია) და მრავალი წვეთისაგან ან ბუშტისგან შემდგარი სისტემების წარმოქმნისას (ემულსიები, აეროზოლები). , ქაფდება), თხევადი წვეთების ახალი ფაზის გაჩენის დროს ორთქლების კონდენსაციის დროს, ორთქლის ბუშტები დუღილის დროს, კრისტალიზაციის ბირთვები. როდესაც სითხე შედის კონტაქტში შედედებულ სხეულებთან (სხვა სითხე ან მყარი), ინტერფეისის გამრუდება ხდება ინტერფეისის დაძაბულობის შედეგად.

დატენიანების შემთხვევაში, მაგალითად, როდესაც სითხე შედის ჭურჭლის მყარ კედელთან კონტაქტში, მყარი და სითხის მოლეკულებს შორის მოქმედი მიზიდულობის ძალები იწვევს მის აწევას ჭურჭლის კედლის გასწვრივ. რომელთაგან სითხის ზედაპირის ნაწილი კედლის მიმდებარედ იღებს ჩაზნექილ ფორმას. ვიწრო არხებში, მაგალითად, ცილინდრულ კაპილარებში წარმოიქმნება ჩაზნექილი მენისკი - სითხის სრულიად მოხრილი ზედაპირი (ნახ. 1).

ბრინჯი. 1. კაპილარული აწევა სიმაღლეზე თსითხე ატენიანებს რადიუსის კაპილარის კედლებს r; q არის კონტაქტის კუთხე.

კაპილარული წნევა.

ვინაიდან ზედაპირული (ინტერფეისტური) დაძაბულობის ძალები მიმართულია ტანგენციურად სითხის ზედაპირზე, ამ უკანასკნელის გამრუდება იწვევს სითხის მოცულობაში მიმართული კომპონენტის გამოჩენას. შედეგად, წარმოიქმნება კაპილარული წნევა, რომლის მნიშვნელობა Dp დაკავშირებულია ზედაპირის გამრუდების საშუალო რადიუსთან r 0 ლაპლასის განტოლებით:

დპ = p 1 - p 2 = 2s 12 /r 0 , (1)

სადაც p 1 და p 2 - წნევა სითხეში 1 და მეზობელ ფაზაში 2 (გაზი ან სითხე), s 12 - ზედაპირული (ინტერფეისტური) დაძაბულობა.

თუ სითხის ზედაპირი ჩაზნექილია (r 0< 0), давление в ней оказывается пониженным по сравнению с давлением в соседней фазе p 1 < р 2 и Dp < 0. Для выпуклых поверхностей (r 0 >0) Dp-ის ნიშანი შებრუნებულია. უარყოფითი კაპილარული წნევა, რომელიც წარმოიქმნება კაპილარების კედლების სითხით დასველებისას, იწვევს იმ ფაქტს, რომ სითხე შეიწოვება კაპილარში მანამ, სანამ თხევადი სვეტის წონა არ იქნება მაღალი. თარ დააბალანსებს წნევის განსხვავებას Dp. წონასწორობის მდგომარეობაში კაპილარების აწევის სიმაღლე განისაზღვრება ჯურინის ფორმულით:

სადაც r 1 და r 2 არის სითხის 1 და საშუალო 2 სიმკვრივე, g არის სიმძიმის აჩქარება, r არის კაპილარების რადიუსი, q არის კონტაქტის კუთხე. სითხეებისთვის, რომლებიც არ ატენიანებენ კაპილარების კედლებს, cos q< 0, что приводит к опусканию жидкости в капилляре ниже уровня плоской поверхности (h < 0).

გამოთქმიდან (2) მოყვება სითხის კაპილარული მუდმივის განმარტება ა= 1/2. მას აქვს სიგრძის განზომილება და ახასიათებს ხაზოვან განზომილებას ზ[A,რომლის დროსაც კაპილარული ფენომენები მნიშვნელოვანი ხდება.ასე რომ, წყლისთვის 20°C a = 0,38 სმ სუსტი სიმძიმის (გ: 0) მნიშვნელობა აიზრდება. ნაწილაკებთან კონტაქტის ზონაში კაპილარული კონდენსაცია იწვევს ნაწილაკების შეკუმშვას შემცირებული წნევის Dp მოქმედებით.< 0.

კელვინის განტოლება.

თხევადი ზედაპირის გამრუდება იწვევს წონასწორობის ორთქლის წნევის ცვლილებას მის ზემოთ რგაჯერებული ორთქლის წნევასთან შედარებით psიმავე ტემპერატურაზე ბრტყელ ზედაპირზე ზემოთ თ.ეს ცვლილებები აღწერილია კელვინის განტოლებით:

სადაც არის სითხის მოლური მოცულობა, R არის აირის მუდმივი. ორთქლის წნევის შემცირება ან ზრდა დამოკიდებულია ზედაპირის გამრუდების ნიშანზე: ამოზნექილი ზედაპირების ზემოთ (r 0 > 0) p>ps;ჩაზნექილი (r 0< 0) რ< р s . . ამრიგად, წვეთების ზემოთ ორთქლის წნევა იზრდება; ბუშტებში, პირიქით, მცირდება.

კელვინის განტოლების საფუძველზე გამოითვლება კაპილარების ან ფოროვანი სხეულების შევსება კაპილარული კონდენსაცია.ვინაიდან ღირებულებები რგანსხვავდებიან სხვადასხვა ზომის ნაწილაკებისთვის ან ზედაპირის უბნებისთვის, რომლებსაც აქვთ ჩაღრმავებები და გამონაზარდები, განტოლება (3) ასევე განსაზღვრავს მატერიის გადაცემის მიმართულებას სისტემის წონასწორობის მდგომარეობაში გადასვლისას. ეს იწვევს, კერძოდ, იმ ფაქტს, რომ შედარებით დიდი წვეთები ან ნაწილაკები იზრდება უფრო მცირე ზომის აორთქლების (დაშლის) გამო, ხოლო არაკრისტალური სხეულების ზედაპირული დარღვევები გათიშულია პროტრუზიების დაშლისა და დეპრესიების შეხორცების გამო. შესამჩნევი განსხვავებები ორთქლის წნევასა და ხსნადობაში გვხვდება მხოლოდ საკმარისად მცირე r 0-ზე (წყალისთვის, მაგალითად, r 0-ზე. ამიტომ, კელვინის განტოლება ხშირად გამოიყენება კოლოიდური სისტემებისა და ფოროვანი სხეულების მდგომარეობისა და მათში მიმდინარე პროცესების დასახასიათებლად.

ბრინჯი. 2. სითხის მოძრაობა სიგრძეზე ლ r რადიუსის კაპილარში; q - კონტაქტის კუთხე.

კაპილარული გაჟღენთვა.

ჩაზნექილი მენისკის ქვეშ წნევის დაქვეითება ერთ-ერთი მიზეზია სითხის კაპილარული მოძრაობისა მენისკებისკენ უფრო მცირე რადიუსის სიმრუდის მქონე. ამის განსაკუთრებული შემთხვევაა ფოროვანი სხეულების გაჟღენთვა - სითხეების სპონტანური შეწოვა ლიოფილურ ფორებსა და კაპილარებში (სურ. 2). სიჩქარე ვმენისკის მოძრაობა ჰორიზონტალურად განლაგებულ კაპილარში (ან ძალიან თხელ ვერტიკალურ კაპილარში, როდესაც გრავიტაციის გავლენა მცირეა) განისაზღვრება პუაზის განტოლებით:

სად ლ- შთანთქმის სითხის მონაკვეთის სიგრძე, h - მისი სიბლანტე, Dp - წნევის ვარდნა განყოფილებაში ლ, მენისკის კაპილარული წნევის ტოლია: Dp = - 2s 12 cos q/r. თუ კონტაქტის კუთხე q არ არის დამოკიდებული სიჩქარეზე v,შეგიძლიათ გამოთვალოთ შთანთქმის სითხის რაოდენობა დროთა განმავლობაში ტთანაფარდობიდან:

ლ(ტ) = (rts 12 cos q/2h) l/2 . (5)

თუ q ფუნქციაა ვ, ეს ლდა ვდაკავშირებულია უფრო რთული დამოკიდებულებებით.

განტოლებები (4) და (5) გამოიყენება გაჟღენთის სიჩქარის გამოსათვლელად ხის ანტისეპტიკებით დამუშავებისას, ქსოვილების შეღებვისას, ფოროვან გარემოზე კატალიზატორების გამოყენებისას, ქანების ღირებული კომპონენტების გაჟონვისა და დიფუზიური ექსტრაქციისას და ა.შ. გაჟღენთის დასაჩქარებლად, ზედაპირულად აქტიური ნივთიერებებია. ხშირად გამოიყენება, რომლებიც აუმჯობესებენ დატენიანებას q კონტაქტის კუთხის შემცირებით. კაპილარული გაჟღენთის ერთ-ერთი ვარიანტია ერთი სითხის გადაადგილება ფოროვანი გარემოდან მეორეზე, რომელიც არ ერევა პირველ და უკეთესად ატენიანებს ფორების ზედაპირს. ეს არის საფუძველი, მაგალითად, რეზერვუარებიდან ნარჩენი ზეთის მოპოვების მეთოდებს ზედაპირულად აქტიური ნივთიერებების წყალხსნარებით და ვერცხლისწყლის ფორომეტრიის მეთოდებს. კაპილარული აბსორბცია ხსნარების ფორებში და ფორებიდან შეურევი სითხეების გადაადგილება, რომელსაც თან ახლავს კომპონენტების ადსორბცია და დიფუზია, განიხილება ფიზიკოქიმიური ჰიდროდინამიკის მიხედვით.

გარდა სითხის აღწერილი წონასწორობის მდგომარეობებისა და მისი მოძრაობის ფორებსა და კაპილარებში, კაპილარული ფენომენი ასევე მოიცავს წონასწორობის მდგომარეობებს სითხის ძალიან მცირე მოცულობის, განსაკუთრებით თხელი ფენებისა და ფენების წონასწორობის მდგომარეობებში. ამ კაპილარულ ფენომენებს ხშირად უწოდებენ II ტიპის კაპილარულ ფენომენებს. ისინი ხასიათდებიან, მაგალითად, სითხის ზედაპირული დაძაბულობის დამოკიდებულებით წვეთების რადიუსზე და ხაზოვან დაძაბულობაზე. კაპილარული ფენომენები პირველად შეისწავლეს ლეონარდო და ვინჩიმ (1561), ბ. პასკალმა (XVII ს.) და ჯ. ჟურინმა (XVIII საუკუნე) კაპილარული მილების ექსპერიმენტებში. კაპილარული ფენომენების თეორია შემუშავებულია პ.ლაპლასის (1806), ტ.იანგის (1804), ა.იუ.დავიდოვის (1851), ჯ.ვ.გიბსის (1876), ი.ს.გრომეკას (1879,1886) ნაშრომებში. მეორე ტიპის კაპილარული ფენომენების თეორიის შემუშავება დაიწყო B.V. Deryagin-ისა და L.M. Shcherbakov-ის ნაშრომებით.

დამსველებისას ხდება ზედაპირის გამრუდება, ცვლის ზედაპირის ფენის თვისებებს. ჭარბი თავისუფალი ენერგიის არსებობა მოსახვევ ზედაპირზე იწვევს ეგრეთ წოდებულ კაპილარულ მოვლენებს - ძალიან უნიკალური და მნიშვნელოვანი.

ჯერ ჩავატაროთ ხარისხობრივი გამოკვლევა საპნის ბუშტის მაგალითით. თუ მილის ბოლოს გავხსნით ბუშტის აფეთქების პროცესში, დავინახავთ, რომ მის ბოლოში მდებარე ბუშტი ზომაში შემცირდება და მილში ჩაითრევს. მას შემდეგ, რაც ჰაერი ღია ბოლოდან კომუნიკაციას უწევდა ატმოსფეროს, საპნის ბუშტის წონასწორობის შესანარჩუნებლად, საჭირო იყო, რომ წნევა შიგნით უფრო დიდი ყოფილიყო, ვიდრე გარედან. თუ მილს დააკავშირებთ მონომეტრს, მაშინ მასზე ფიქსირდება გარკვეული დონის განსხვავება - ჭარბი წნევა DP გაზის მოცულობით ფაზაში ბუშტის ზედაპირის ჩაზნექილ მხარეს.

დავამყაროთ რაოდენობრივი კავშირი DP-სა და ზედაპირის გამრუდების რადიუსს შორის 1/r წონასწორობის მდგომარეობაში მყოფ ორ მოცულობით ფაზას შორის, რომლებიც გამოყოფილია სფერული ზედაპირით. (მაგალითად, გაზის ბუშტი სითხეში ან სითხის წვეთი ორთქლის ფაზაში). ამისათვის ჩვენ ვიყენებთ ზოგად თერმოდინამიკურ გამოსახულებას თავისუფალი ენერგიისთვის პირობით T = const და მატერიის ერთი ფაზიდან მეორეში გადაცემის არარსებობა dn i = 0. წონასწორობის მდგომარეობაში ცვალებადობა ზედაპირზე ds და მოცულობაში dV. შესაძლებელია. დაე, V გაიზარდოს dV-ით და s ds-ით. შემდეგ:

dF = - P 1 dV 1 - P 2 dV 2 + sds.

წონასწორობაში, dF = 0. იმის გათვალისწინებით, რომ dV 1 = dV 2, ჩვენ ვპოულობთ:

P 1 - P 2 = s ds/dV.

ასე რომ P 1 > P 2 . იმის გათვალისწინებით, რომ V 1 = 4/3 p r 3, სადაც r არის გამრუდების რადიუსი, მივიღებთ:

ჩანაცვლება იძლევა ლაპლასის განტოლებას:

P 1 - P 2 = 2s/r. (1)

უფრო ზოგად შემთხვევაში, რევოლუციის ელიფსოიდისთვის მრუდის მთავარი რადიუსით r 1 და r 2, ლაპლასის კანონი ჩამოყალიბებულია:

P 1 - P 2 = s / (1 / R 1 - 1 / R 2).

r 1 = r 2-ისთვის ვიღებთ (1), r 1 = r 2 = ¥ (სიბრტყე) P 1 = P 2 .

განსხვავება DP-ს ეწოდება კაპილარული წნევა. განვიხილოთ ლაპლასის კანონის ფიზიკური მნიშვნელობა და შედეგები, რომელიც საფუძვლად უდევს კაპილარული ფენომენის თეორიებს.განტოლება გვიჩვენებს, რომ წნევის სხვაობა ნაყარის ფაზებში იზრდება s-ის მატებასთან ერთად და მრუდის რადიუსის კლებასთან ერთად. ამრიგად, რაც უფრო მაღალია დისპერსია, მით მეტია სფერული ზედაპირის მქონე სითხის შიდა წნევა. მაგალითად, წყლის წვეთი ორთქლის ფაზაში r = 10 -5 სმ, DP = 2. 73. 10 5 dynes/cm 2 » 15 at. ამრიგად, წვეთი შიგნით წნევა ორთქლთან შედარებით 15 ატმ-ით მეტია, ვიდრე ორთქლის ფაზაში. უნდა გვახსოვდეს, რომ ფაზების აგრეგაციის მდგომარეობის მიუხედავად, წონასწორობის მდგომარეობაში ზედაპირის ჩაზნექილ მხარეზე წნევა ყოველთვის უფრო დიდია ვიდრე ამოზნექილ მხარეს. ურანი საფუძველს იძლევა s-ის ექსპერიმენტული გაზომვისთვის მაქსიმალური ბუშტის წნევის მეთოდის გამოყენებით. კაპილარული წნევის არსებობის ერთ-ერთი ყველაზე მნიშვნელოვანი შედეგია კაპილარში სითხის აწევა.

კაპილარული მოვლენები შეინიშნება სითხის შემცველობაში

ვიწრო ჭურჭელში, რომლებშიც კედლებს შორის მანძილი შეესაბამება სითხის ზედაპირის გამრუდების რადიუსს. გამრუდება ხდება სითხის ჭურჭლის კედლებთან ურთიერთქმედების შედეგად. სითხის სპეციფიკური ქცევა კაპილარულ ჭურჭელში დამოკიდებულია იმაზე, სველებს თუ არა სითხე ჭურჭლის კედლებს, უფრო ზუსტად კი კონტაქტის კუთხის მნიშვნელობაზე.

განვიხილოთ სითხის დონეების პოზიცია ორ კაპილარში, რომელთაგან ერთს აქვს ლიოფილიური ზედაპირი და, შესაბამისად, მისი კედლები სველია, ხოლო მეორეს აქვს ლიოფობიური ზედაპირი და არ არის დასველებული. პირველ კაპილარში ზედაპირს აქვს უარყოფითი გამრუდება. ლაპლასის დამატებითი წნევა მიდრეკილია სითხის გაჭიმვისკენ. (ზეწოლა მიმართულია გამრუდების ცენტრისკენ). ზედაპირის ქვეშ წნევა უფრო დაბალია ვიდრე წნევა ბრტყელ ზედაპირზე. შედეგად წარმოიქმნება გამაძლიერებელი ძალა, აწევს სითხეს კაპილარში მანამ, სანამ სვეტის წონა არ დააბალანსებს მოქმედ ძალას.მეორე კაპილარში ზედაპირის გამრუდება დადებითია, დამატებითი წნევა მიმართულია სითხეში, შედეგად. , სითხე კაპილარში ეშვება.

წონასწორობისას, ლაპლასის წნევა უდრის h სიმაღლის თხევადი სვეტის ჰიდროსტატიკური წნევას:

DP = ± 2s/r = (r - r o) gh, სადაც r, r o არის თხევადი და აირის ფაზის სიმკვრივეები, g არის სიმძიმის აჩქარება, r არის მენისკის რადიუსი.

კაპილარების აწევის სიმაღლის დატენიანების მახასიათებლებთან დაკავშირების მიზნით, მენისკის რადიუსი გამოისახება დასველების კუთხით Q და კაპილარული რადიუსით r 0. ნათელია, რომ r 0 = r cosQ, სიმაღლე კაპილარული აწევა გამოიხატება ფორმით (ჯურინის ფორმულა):

h = 2sсosQ / r 0 (r - r 0)g

დასველების არარსებობისას Q>90 0, сosQ< 0, уровень жидкости опускается на величину h. При полном смачивании Q = 0, сosQ = 1, в этом случае радиус мениска равен радиусу капилляра. Измерение высоты капиллярного поднятия лежит в основе одного из наиболее точных методов определения поверхностного натяжения жидкостей.

სითხეების კაპილარული აწევა ხსნის მთელ რიგ ცნობილ ფენომენს და პროცესს: ქაღალდისა და ქსოვილების გაჟღენთვა გამოწვეულია ფორებში სითხის კაპილარული აწევით. ქსოვილების წყალგამძლეობას უზრუნველყოფს მათი ჰიდროფობიურობა - ნეგატიური კაპილარული აწევის შედეგი. ნიადაგიდან წყლის აწევა ხდება ნიადაგის სტრუქტურის გამო და უზრუნველყოფს დედამიწის მცენარეულობის არსებობას, ნიადაგიდან წყლის ამოსვლა მცენარეთა ღეროების გასწვრივ ხდება ხის ბოჭკოვანი სტრუქტურის, სისხლის მიმოქცევის პროცესის გამო. სისხლძარღვებში, შენობის კედლებში ტენიანობის აწევა (იდება ჰიდროიზოლაცია) და ა.შ.

თერმოდინამიკური რეაქტიულობა (t.r.s.).

ახასიათებს ნივთიერების უნარს გარდაიქმნას სხვა მდგომარეობაში, მაგალითად სხვა ფაზაში, ან შევიდეს ქიმიურ რეაქციაში. იგი მიუთითებს მოცემული სისტემის მანძილს მოცემულ პირობებში წონასწორობის მდგომარეობიდან. თ.რ.ს. განისაზღვრება ქიმიური აფინურობით, რაც შეიძლება გამოიხატოს გიბსის ენერგიის ცვლილებით ან ქიმიური პოტენციალების სხვაობით.

რ.ს დამოკიდებულია ნივთიერების დისპერსიის ხარისხზე. დისპერსიის ხარისხის ცვლილებამ შეიძლება გამოიწვიოს ფაზის ან ქიმიური წონასწორობის ცვლილება.

გიბსის ენერგიის შესაბამისი ზრდა dG d (დისპერსიის ცვლილების გამო) შეიძლება წარმოდგენილი იყოს თერმოდინამიკის პირველი და მეორე კანონების კომბინირებული განტოლების სახით: dG d = -S dT + V dp.

ცალკეული ნივთიერებისთვის V =V mol და T = const გვაქვს: dG d = V mol dp ან DG d = V mol Dp

ამ განტოლებაში ლაპლასის მიმართების ჩანაცვლებით, მივიღებთ dG d = s V mol ds/dV

სფერული გამრუდებით: dG d =±2 s V mol /r (3)

განტოლებები აჩვენებს, რომ რეაქტიულობის ზრდა დისპერსიის ცვლილების გამო პროპორციულია ზედაპირის გამრუდებასთან, ანუ დისპერსიასთან.

თუ განიხილება ნივთიერების გადასვლა შედედებული ფაზიდან აირისებრ ფაზაში, მაშინ გიბსის ენერგია შეიძლება გამოიხატოს ორთქლის წნევის მიხედვით, რაც მას იდეალურად მივიჩნევთ. შემდეგ გიბსის ენერგიის დამატებითი ცვლილება, რომელიც დაკავშირებულია დისპერსიის ცვლილებასთან არის:

dG d = RT ln (p d / p s) (4), სადაც p d და p s არის გაჯერებული ორთქლის წნევა მოსახვევ და ბრტყელ ზედაპირებზე.

(4) ჩანაცვლებით (3)-ით მივიღებთ: ln (p d / p s) = ±2 s V mol /RT r

ურთიერთობას ეწოდება კელვინ-ტომსონის განტოლება. ამ განტოლებიდან გამომდინარეობს, რომ დადებითი გამრუდების შემთხვევაში, გაჯერებული ორთქლის წნევა მრუდე ზედაპირზე უფრო დიდი იქნება, რაც უფრო დიდია გამრუდება, ე.ი. ვარდნის უფრო მცირე რადიუსი. მაგალითად, წყლის წვეთისთვის რადიუსით r = 10 -5 სმ (s = 73, V mol = 18) p d / p s = 0.01, ანუ 1%. კელვინ-ტომსონის კანონის ეს შედეგი საშუალებას გვაძლევს ვიწინასწარმეტყველოთ იზოტრემული დისტილაციის ფენომენი, რომელიც შედგება უმცირესი წვეთების აორთქლებასა და ორთქლის კონდენსაციაში უფრო დიდ წვეთებზე და ბრტყელ ზედაპირზე.

ნეგატიური გამრუდებით, რომელიც ჩნდება კაპილარებში დასველების დროს, მიიღება საპირისპირო კავშირი: გაჯერებული ორთქლის წნევა მრუდის ზედაპირის ზემოთ (წვეთი ზემოთ) მცირდება გამრუდების მატებასთან ერთად (კაპილარული რადიუსის შემცირებით). ამრიგად, თუ სითხე ასველებს კაპილარს, მაშინ კაპილარში ორთქლის კონდენსაცია ხდება უფრო დაბალი წნევით, ვიდრე ბრტყელ ზედაპირზე. ამიტომ კელვინის განტოლებებს ხშირად უწოდებენ კაპილარული კონდენსაციის განტოლებას.

განვიხილოთ ნაწილაკების დისპერსიის გავლენა მათ ხსნადობაზე. იმის გათვალისწინებით, რომ გიბსის ენერგიის ცვლილება გამოიხატება ნივთიერების ხსნადობით სხვადასხვა დისპერსიულ მდგომარეობებში, მსგავსი მიმართებით (4), ჩვენ ვიღებთ არაელექტროლიტებს:

ln(c d /c a) = ±2 s V mol /RT r სადაც c d და c a არის ნივთიერების ხსნადობა მაღალ დისპერსიულ მდგომარეობაში და ხსნადობა წონასწორობაში ამ ნივთიერების დიდ ნაწილაკებთან.

ელექტროლიტისთვის, რომელიც ხსნარში n იონად იშლება, შეგვიძლია დავწეროთ (აქტივობის კოეფიციენტების უგულებელყოფა):

ln(a d /a s) = n ln (c d /c s) = ±2 s V mol /RT r, სადაც d და a s არის ელექტროლიტის აქტივობა გაჯერებულ ხსნარებში ძლიერ გაფანტულ და უხეშად გაფანტულ მდგომარეობასთან მიმართებაში. განტოლებები აჩვენებს, რომ დისპერსიის მატებასთან ერთად, ხსნადობა იზრდება, ან დისპერსიული სისტემის ნაწილაკების ქიმიური პოტენციალი უფრო დიდია, ვიდრე დიდი ნაწილაკის 2 წმ V mol/r-ით. ამავდროულად, ხსნადობა დამოკიდებულია ზედაპირის გამრუდების ნიშანზე, რაც ნიშნავს, რომ თუ მყარი ნაწილაკებს აქვთ არარეგულარული ფორმა დადებითი და უარყოფითი გამრუდებით და არიან გაჯერებულ ხსნარში, მაშინ დადებითი მრუდის მქონე უბნები დაიშლება და უბნები უარყოფითი გამრუდებით გაიზრდება. შედეგად, ხსნადი ნივთიერების ნაწილაკები დროთა განმავლობაში იძენენ სრულიად განსაზღვრულ ფორმას, რომელიც შეესაბამება წონასწორობის მდგომარეობას.

დისპერსიულობის ხარისხმა ასევე შეიძლება გავლენა მოახდინოს ქიმიური რეაქციის წონასწორობაზე: - DG 0 d = RT ln (K d / K), სადაც DG 0 d არის ქიმიური აფინურობის ზრდა დისპერსიულობის გამო, K d და K არის წონასწორობის მუდმივები. დისპერსიული და არადისპერსიული ნივთიერებების შემცველი რეაქციები.

დისპერსიის გაზრდით, კომპონენტების აქტივობა იზრდება და ამის შესაბამისად, ქიმიური წონასწორობის მუდმივი იცვლება ამა თუ იმ მიმართულებით, რაც დამოკიდებულია საწყისი ნივთიერებებისა და რეაქციის პროდუქტების დისპერსიის ხარისხზე. მაგალითად, კალციუმის კარბონატის დაშლის რეაქციისთვის: CaCO 3 « CaO + CO 2

საწყისი კალციუმის კარბონატის დისპერსიის ზრდა ცვლის წონასწორობას მარჯვნივ და იზრდება ნახშირორჟანგის წნევა სისტემის ზემოთ. კალციუმის ოქსიდის დისპერსიის გაზრდა იწვევს საპირისპირო შედეგს.

ამავე მიზეზით, დისპერსიის გაზრდით, კავშირი კრისტალიზაციის წყალსა და ნივთიერებას შორის სუსტდება. ასე რომ, მაკროკრისტალი Al 2 O 3. 3 H 2 O იძლევა წყალს 473 K ტემპერატურაზე, ხოლო კოლოიდური ზომის ნაწილაკების ნალექში კრისტალური ჰიდრატი იშლება 373 კ ტემპერატურაზე. ოქრო არ ურთიერთქმედებს მარილმჟავასთან და მასში კოლოიდური ოქრო იხსნება. უხეში დისპერსიული გოგირდი შესამჩნევად არ რეაგირებს ვერცხლის მარილებთან და კოლოიდური გოგირდი წარმოქმნის ვერცხლის სულფიდს.

ყურადღება! საიტის ადმინისტრაცია არ არის პასუხისმგებელი მეთოდოლოგიური განვითარების შინაარსზე, ისევე როგორც განვითარების ფედერალურ სახელმწიფო საგანმანათლებლო სტანდარტთან შესაბამისობაზე.

• მონაწილე: ნიკოლაევი ვლადიმერ სერგეევიჩი
• ხელმძღვანელი: სულეიმანოვა ალფია საიფულოვნა

კვლევითი სამუშაოს მიზანი: ფიზიკის თვალსაზრისით კაპილარებში სითხის გადაადგილების მიზეზის დასაბუთება, კაპილარული ფენომენის თავისებურებების დადგენა.

შესავალი

ჩვენი მაღალი ტექნოლოგიების ეპოქაში საბუნებისმეტყველო მეცნიერებები სულ უფრო მნიშვნელოვანი ხდება ადამიანების ცხოვრებაში. 21-ე საუკუნის ადამიანები აწარმოებენ სუპერეფექტურ კომპიუტერებს, სმარტფონებს და უფრო და უფრო ღრმად სწავლობენ ჩვენს გარშემო არსებულ სამყაროს. ვფიქრობ, ხალხი ემზადება ახალი სამეცნიერო და ტექნოლოგიური რევოლუციისთვის, რომელიც რადიკალურად შეცვლის ჩვენს მომავალს. მაგრამ არავინ იცის, როდის მოხდება ეს ცვლილებები. თითოეულ ადამიანს შეუძლია თავისი საქმით დააახლოოს ეს დღე.

ეს კვლევითი სამუშაო ჩემი მცირე წვლილია ფიზიკის განვითარებაში.

წინამდებარე კვლევითი ნაშრომი ეძღვნება ამჟამად შესაბამის თემას „კაპილარული ფენომენი“. ცხოვრებაში ხშირად გვაქვს საქმე სხეულებთან, რომლებსაც მრავალი პატარა არხი (ქაღალდი, ნართი, ტყავი, სხვადასხვა სამშენებლო მასალა, ნიადაგი, ხე) აღწევს. როდესაც ასეთი სხეულები შედიან წყალთან ან სხვა სითხეებთან, ისინი ხშირად შთანთქავენ მათ. ეს პროექტი აჩვენებს კაპილარების მნიშვნელობას ცოცხალი და არაცოცხალი ორგანიზმების ცხოვრებაში.

კვლევითი სამუშაოს მიზანი: ფიზიკის თვალსაზრისით კაპილარებში სითხის გადაადგილების მიზეზის დასაბუთება, კაპილარული ფენომენის თავისებურებების დადგენა.

კვლევის ობიექტი: სითხეების თვისება, როდესაც შეიწოვება, აიწიოს ან დაეცეს კაპილარებში.

კვლევის საგანი: კაპილარული მოვლენები ცოცხალ და უსულო ბუნებაში.

1. სითხეების თვისებების შესახებ თეორიული მასალის შესწავლა.
2. გაეცანით მასალას კაპილარული ფენომენების შესახებ.
3. ჩაატარეთ ექსპერიმენტების სერია კაპილარებში სითხის აწევის მიზეზის გასარკვევად.
4. შეაჯამეთ სამუშაოს დროს შესწავლილი მასალა და ჩამოაყალიბეთ დასკვნა.

სანამ კაპილარული ფენომენების შესწავლაზე გადავიდოდეთ, საჭიროა გაეცნოთ სითხის თვისებებს, რომლებიც მნიშვნელოვან როლს ასრულებენ კაპილარულ მოვლენებში.

ზედაპირული დაძაბულობა

ტერმინი „ზედაპირის დაძაბულობა“ თავისთავად გულისხმობს, რომ ზედაპირზე არსებული ნივთიერება იმყოფება „დაძაბულობაში“, ანუ დაძაბულ მდგომარეობაში, რაც აიხსნება იმ ძალის მოქმედებით, რომელსაც შიდა წნევა ეწოდება. ის იზიდავს მოლეკულებს სითხის შიგნით მისი ზედაპირის პერპენდიკულარული მიმართულებით. ამრიგად, ნივთიერების შიდა ფენებში მდებარე მოლეკულები, საშუალოდ, განიცდიან თანაბარ მიზიდულობას ყველა მიმართულებით მიმდებარე მოლეკულებისგან; ზედაპირული ფენის მოლეკულები ექვემდებარება არათანაბარ მიზიდულობას ნივთიერებების შიდა შრეებიდან და გარემოს ზედაპირული ფენის მოსაზღვრე მხრიდან. მაგალითად, თხევადი ჰაერის ინტერფეისზე, ზედაპირულ ფენაში მდებარე თხევადი მოლეკულები უფრო ძლიერად იზიდავს სითხის შიდა ფენების მეზობელ მოლეკულებს, ვიდრე ჰაერის მოლეკულებს. ეს არის სითხის ზედაპირული ფენის თვისებებსა და მისი შიდა მოცულობების თვისებებს შორის სხვაობის მიზეზი.

შიდა წნევა იწვევს სითხის ზედაპირზე მდებარე მოლეკულების შეყვანას შიგნით და ამით მიდრეკილია შეამციროს ზედაპირი მინიმუმამდე მოცემულ პირობებში. ინტერფეისის სიგრძის ერთეულზე მოქმედ ძალას, რომელიც იწვევს თხევადი ზედაპირის შეკუმშვას, ეწოდება ზედაპირული დაძაბულობის ძალა ან უბრალოდ ზედაპირული დაჭიმულობა σ.

სხვადასხვა სითხეების ზედაპირული დაძაბულობა არ არის ერთნაირი, ეს დამოკიდებულია მათ მოლარულ მოცულობაზე, მოლეკულების პოლარობაზე, მოლეკულების უნარზე, შექმნან წყალბადის ბმები ერთმანეთთან და ა.შ.

ტემპერატურის მატებასთან ერთად ზედაპირული დაძაბულობა წრფივად მცირდება. სითხის ზედაპირულ დაძაბულობაზე ასევე გავლენას ახდენს მასში არსებული მინარევები. ნივთიერებებს, რომლებიც ასუსტებენ ზედაპირულ დაძაბულობას, ეწოდება ზედაპირული აქტიური ნივთიერებები (სურფაქტანტები). წყალთან მიმართებაში ზედაპირულად აქტიური ნივთიერებებია ნავთობპროდუქტები, ალკოჰოლები, ეთერი, საპონი და სხვა თხევადი და მყარი ნივთიერებები. ზოგიერთი ნივთიერება ზრდის ზედაპირულ დაძაბულობას. მაგალითად, მარილების და შაქრის მინარევები.

ამის განმარტებას MKT ავრცელებს. თუ თავად სითხის მოლეკულებს შორის მიზიდულობის ძალები აღემატება მიზიდულობის ძალებს სურფაქტანტისა და სითხის მოლეკულებს შორის, მაშინ სითხის მოლეკულები ზედაპირული ფენიდან შიგნით მოძრაობენ და ზედაპირული ფენის მოლეკულები იძულებულნი არიან გამოვიდნენ. ზედაპირი. ცხადია, მარილისა და შაქრის მოლეკულები შეიწოვება სითხეში, ხოლო წყლის მოლეკულები იძულებით გამოვა ზედაპირზე. ამრიგად, ზედაპირული დაძაბულობა - ზედაპირული ფენომენების ფიზიკისა და ქიმიის ძირითადი კონცეფცია - პრაქტიკული თვალსაზრისით ერთ-ერთი ყველაზე მნიშვნელოვანი მახასიათებელია. უნდა აღინიშნოს, რომ ნებისმიერი სერიოზული სამეცნიერო კვლევა ჰეტეროგენული სისტემების ფიზიკის სფეროში მოითხოვს ზედაპირული დაძაბულობის გაზომვას. ზედაპირული დაძაბულობის განსაზღვრის ექსპერიმენტული მეთოდების ისტორია, რომელიც დათარიღებულია ორ საუკუნეზე მეტი ხნის წინ, განვითარდა მარტივი და უხეში მეთოდებიდან ზუსტი ტექნიკით, რომელიც საშუალებას იძლევა განისაზღვროს ზედაპირული დაძაბულობა პროცენტის მეასედი სიზუსტით. ამ პრობლემისადმი ინტერესი განსაკუთრებით გაიზარდა ბოლო ათწლეულების განმავლობაში ადამიანის კოსმოსში შესვლასთან და სამრეწველო კონსტრუქციის განვითარებასთან დაკავშირებით, სადაც კაპილარული ძალები სხვადასხვა მოწყობილობებში ხშირად გადამწყვეტ როლს თამაშობენ.

ზედაპირული დაძაბულობის განსაზღვრის ერთ-ერთი ასეთი მეთოდი ემყარება ორ მინის ფირფიტას შორის დამატენიანებელი სითხის აწევას. ისინი უნდა ჩაყარონ ჭურჭელში წყლით და თანდათან მიუახლოვდნენ ერთმანეთს პარალელურად. თეფშებს შორის წყალი დაიწყებს ამოსვლას - ის ჩაიტვირთება ზედაპირული დაჭიმვის ძალით, რაც ზემოთ იყო ნახსენები. ზედაპირული დაძაბულობის კოეფიციენტის σ გამოთვლა ადვილია წყლის აწევის y სიმაღლიდან და ფირფიტებს შორის არსებული უფსკრულიდან. დ.

ზედაპირული დაძაბულობის ძალა ფ= 2σ ლ, სად ლ– ფირფიტის სიგრძე (ორივე გაჩნდა იმის გამო, რომ წყალი ორივე ფირფიტასთან შეხებაში მოდის). ეს ძალა ინარჩუნებს წყლის მასის ფენას მ = ρ ლდუ, სადაც ρ არის წყლის სიმკვრივე. ამრიგად, 2σ ლ = ρ Ldуg. აქედან შეგიძლიათ იპოვოთ ზედაპირული დაძაბულობის კოეფიციენტი σ = 1/2(ρ გდუ). (1) მაგრამ ეს უფრო საინტერესოა ამის გაკეთება: დააჭირე ფირფიტებს ერთ ბოლოზე, ხოლო მეორეზე დატოვეთ მცირე უფსკრული.

წყალი მოიმატებს და წარმოქმნის საოცრად რეგულარულ ზედაპირს ფირფიტებს შორის. ამ ზედაპირის მონაკვეთი ვერტიკალური სიბრტყით არის ჰიპერბოლა. ამის დასამტკიცებლად საკმარისია (1) ფორმულაში d-ის ნაცვლად ახალი გამოსახულებით ჩავანაცვლოთ უფსკრული მოცემულ ადგილას. შესაბამისი სამკუთხედების მსგავსებიდან (იხ. სურ. 2) დ = დ (x/ლ). Აქ დ- უფსკრული ბოლოს, ლ– ჯერ კიდევ ფირფიტის სიგრძეა და x– მანძილი ფირფიტების შეხების ადგილიდან იმ ადგილამდე, სადაც განისაზღვრება უფსკრული და დონის სიმაღლე. ამრიგად, σ = 1/2 (ρ gу)დ(x/ლ), ან ზე= 2σ L/ρ gD(1/ X). (2) განტოლება (2) მართლაც ჰიპერბოლის განტოლებაა.

დამსველებელი და დაუსველებელი

კაპილარული ფენომენების დეტალური შესწავლისთვის საჭიროა განვიხილოთ ზოგიერთი მოლეკულური ფენომენი, რომლებიც გვხვდება მყარი, თხევადი, აირისებრი ფაზების თანაარსებობის სამფაზიან საზღვარზე, კერძოდ, განიხილება სითხის შეხება მყარ სხეულთან. . თუ ადჰეზიური ძალები სითხის მოლეკულებს შორის უფრო მეტია, ვიდრე მყარი სხეულის მოლეკულებს შორის, მაშინ სითხე მიდრეკილია შეამციროს მყარ სხეულთან მისი კონტაქტის საზღვარი (არეალი) და, თუ ეს შესაძლებელია, უკან იხევს მისგან. ასეთი სითხის წვეთი მყარი სხეულის ჰორიზონტალურ ზედაპირზე მიიღებს გაბრტყელებული ბურთის ფორმას. ამ შემთხვევაში სითხეს უწოდებენ მყარის დაუსველებელს. კუთხე θ, რომელიც წარმოიქმნება მყარი ნივთიერების ზედაპირით და სითხის ზედაპირზე ტანგენსით, კიდეების კუთხე ეწოდება. არადასველებისთვის θ > 90°. ამ შემთხვევაში, მყარ ზედაპირს, რომელიც არ სველდება სითხით, ეწოდება ჰიდროფობიური ან ოლეოფილური. თუ ადჰეზიური ძალები სითხის მოლეკულებს შორის ნაკლებია, ვიდრე სითხისა და მყარის მოლეკულებს შორის, მაშინ სითხე მიდრეკილია გაზარდოს მყართან კონტაქტის საზღვარი. ამ შემთხვევაში სითხეს მყარის დამსველება ეწოდება; საკონტაქტო კუთხე θ< 90°. Поверхность же будет носить название гидрофильная. Случай, когда θ = 180°, называется полным несмачиванием. Однако это практически никогда не наблюдается, так как между молекулами жидкости и твёрдого тела всегда действуют силы притяжения. При θ = 0° наблюдается полное смачивание: жидкость растекается по всей поверхности твёрдого тела. Полное смачивание или полное несмачиваение являются крайними случаями. Между ними в зависимости от соотношения молекулярных сил промежуточное положение занимают переходные случаи неполного смачивания.

დასველებადობა და არასველიანობა შედარებითი ცნებებია: სითხე, რომელიც ასველებს ერთ მყარ სხეულს, შეიძლება არ დაასველოს მეორე სხეულს. მაგალითად, წყალი ასველებს შუშას, მაგრამ არ ასველებს პარაფინს; ვერცხლისწყალი არ სველებს მინას, მაგრამ სველებს სპილენძს.

დატენიანება, როგორც წესი, განმარტებულია, როგორც ზედაპირული დაძაბულობის ძალების შედეგად. ზედაპირული დაძაბულობა ჰაერ-თხევადი საზღვარზე იყოს σ 1,2, სითხე-მყარი საზღვარზე σ 1,3, ხოლო ჰაერ-მყარი საზღვარზე σ 2,3.

დამსველებელი პერიმეტრის სიგრძის ერთეულზე მოქმედებს სამი ძალა, რიცხობრივად ტოლი σ 1.2, σ 2.3, σ 1.3, მიმართული ტანგენციურად შესაბამის ინტერფეისებზე. წონასწორობის შემთხვევაში ყველა ძალა უნდა დააბალანსოს ერთმანეთს. ძალები σ 2.3 და σ 1.3 მოქმედებენ მყარი სხეულის ზედაპირის სიბრტყეში, ძალა σ 1.2 მიმართულია ზედაპირისკენ θ კუთხით.

ინტერფაზური ზედაპირების წონასწორობის მდგომარეობას აქვს შემდეგი ფორმა: σ 2,3 = σ 1,3 + σ 1,2cosθ ან cosθ =(σ 2,3 − σ1,3)/σ 1,2

cosθ-ის მნიშვნელობას ჩვეულებრივ უწოდებენ დატენიანებას და აღინიშნება ასო B-ით.

ზედაპირის მდგომარეობა გარკვეულ გავლენას ახდენს დასველებაზე. ტენიანობა მკვეთრად იცვლება ნახშირწყალბადების მონომოლეკულური ფენის არსებობის შემთხვევაშიც კი. ეს უკანასკნელი ყოველთვის იმყოფება ატმოსფეროში საკმარისი რაოდენობით. დატენიანებაზე გარკვეულ გავლენას ახდენს ზედაპირის მიკრორელიეფიც. თუმცა, დღემდე, ნებისმიერი ზედაპირის უხეშობის ზემოქმედების ერთიანი ნიმუში რაიმე სითხის მიერ მის დასველებაზე ჯერ არ არის გამოვლენილი. მაგალითად, ვენცელ-დერიაგინის განტოლება cosθ = x cosθ0 აკავშირებს სითხის საკონტაქტო კუთხეებს უხეში (θ) და გლუვ (θ 0) ზედაპირებზე უხეში სხეულის ნამდვილი ზედაპირის ფართობის x თანაფარდობით მის პროექციასთან სიბრტყეზე. თუმცა, პრაქტიკაში ეს განტოლება ყოველთვის არ არის დაცული. ამრიგად, ამ განტოლების მიხედვით, დასველების შემთხვევაში (θ<90) шераховатость должна приводить к понижению краевого угла (т.е. к большей гидрофильности), а в случае θ >90 - მის გაზრდამდე (ანუ უფრო დიდ ჰიდროფობიურობამდე). ამის საფუძველზე, როგორც წესი, მოცემულია ინფორმაცია დატენიანებაზე უხეშობის გავლენის შესახებ.

მრავალი ავტორის აზრით, უხეში ზედაპირზე სითხის გავრცელების სიჩქარე უფრო დაბალია იმის გამო, რომ სითხე გავრცელებისას განიცდის უხეშობის წარმოქმნილი მუწუკების (ქედების) შენელებულ გავლენას. უნდა აღინიშნოს, რომ ეს არის ლაქის დიამეტრის ცვლილების სიჩქარე, რომელიც წარმოიქმნება მასალის სუფთა ზედაპირზე გამოყენებული სითხის მკაცრად დოზირებული წვეთით, რომელიც გამოიყენება როგორც კაპილარებში დამსველების მთავარი მახასიათებელი. მისი ღირებულება დამოკიდებულია როგორც ზედაპირულ მოვლენებზე, ასევე სითხის სიბლანტეზე, მის სიმკვრივესა და არასტაბილურობაზე.

ცხადია, სხვა იდენტური თვისებების მქონე უფრო ბლანტი სითხეს ზედაპირზე გავრცელებას უფრო მეტი დრო სჭირდება და, შესაბამისად, უფრო ნელა მიედინება კაპილარულ არხში.

კაპილარული ფენომენები

კაპილარული ფენომენები, ფენომენების ერთობლიობა, რომელიც გამოწვეულია ზედაპირული დაძაბულობით, შეურევადი მედიის ინტერფეისზე (თხევად-თხევად, თხევად-გაზის ან ორთქლის სისტემებში) ზედაპირის გამრუდების არსებობისას. ზედაპირული ფენომენების განსაკუთრებული შემთხვევა.

კაპილარული ფენომენების ძირითადი ძალების დეტალური შესწავლის შემდეგ, ღირს პირდაპირ კაპილარებზე გადასვლა. ამრიგად, ექსპერიმენტულად შეიძლება შეინიშნოს, რომ დამატენიანებელი სითხე (მაგალითად, წყალი მინის მილში) ამოდის კაპილარში. უფრო მეტიც, რაც უფრო მცირეა კაპილარის რადიუსი, მით მეტია სითხის სიმაღლე მასში. სითხე, რომელიც არ სველებს კაპილარების კედლებს (მაგალითად, ვერცხლისწყალი შუშის მილში) ცვივა სითხის დონის ქვემოთ ფართო ჭურჭელში. მაშ, რატომ ამოდის დამსველებელი სითხე კაპილარიდან, ხოლო არამსველებელი სითხე ჩამოდის?

არ არის ძნელი შესამჩნევი, რომ უშუალოდ ჭურჭლის კედლებთან სითხის ზედაპირი გარკვეულწილად მოხრილია. თუ ჭურჭლის კედელთან კონტაქტში მყოფი სითხის მოლეკულები უფრო ძლიერად ურთიერთქმედებენ მყარი სხეულის მოლეკულებთან, ვიდრე ერთმანეთთან, ამ შემთხვევაში სითხე მიდრეკილია გაზარდოს მყარ სხეულთან კონტაქტის არეალი. დამატენიანებელი სითხე). ამ შემთხვევაში, სითხის ზედაპირი ქვევით იხრება და ამბობენ, რომ სველდება ჭურჭლის კედლებს, რომელშიც ის მდებარეობს. თუ სითხის მოლეკულები ურთიერთქმედებენ ერთმანეთთან უფრო ძლიერად, ვიდრე ჭურჭლის კედლების მოლეკულებთან, მაშინ სითხე მიდრეკილია შეამციროს მყარ სხეულთან კონტაქტის არეალი, მისი ზედაპირი მრუდის ზემოთ. ამ შემთხვევაში საუბარია სითხის მიერ ჭურჭლის კედლების დაუსველებაზე.

ვიწრო მილებში, რომელთა დიამეტრი მილიმეტრის ფრაქციაა, სითხის მოხრილი კიდეები ფარავს მთელ ზედაპირულ ფენას და ასეთ მილებში სითხის მთელ ზედაპირს აქვს ნახევარსფეროს მსგავსი გარეგნობა. ეს არის მენისკის ე.წ. ის შეიძლება იყოს ჩაზნექილი, რაც შეიმჩნევა დამსველებისას და ამოზნექილი არდასველებისას. თხევადი ზედაპირის გამრუდების რადიუსი ისეთივე რიგია, როგორც მილის რადიუსი. დამსველებისა და დაუსველების მოვლენებს ამ შემთხვევაში ასევე ახასიათებს კონტაქტის კუთხე θ კაპილარული მილის დასველებულ ზედაპირსა და მათი შეხების წერტილებში მენსკუს შორის.

დამატენიანებელი სითხის ჩაზნექილი მენისკის ქვეშ წნევა უფრო ნაკლებია, ვიდრე ბრტყელ ზედაპირზე. ამიტომ ვიწრო მილში (კაპილარში) სითხე მატულობს მანამ, სანამ კაპილარში ამაღლებული სითხის ჰიდროსტატიკური წნევა ბრტყელი ზედაპირის დონეზე არ ანაზღაურებს წნევის სხვაობას. დაუსველებელი სითხის ამოზნექილი მენისკის ქვეშ წნევა უფრო დიდია ვიდრე ბრტყელ ზედაპირზე და ეს იწვევს არამსველებელი სითხის ჩაძირვას.

ზედაპირული დაძაბულობის ძალების არსებობა და თხევადი ზედაპირის გამრუდება კაპილარულ მილში პასუხისმგებელია მრუდი ზედაპირის ქვეშ დამატებით წნევაზე, რომელსაც ლაპლასის წნევა ეწოდება: ∆. გვ= ± 2σ / რ.

კაპილარული წნევის ნიშანი („პლუს“ ან „მინუს“) დამოკიდებულია გამრუდების ნიშანზე. ამოზნექილი ზედაპირის გამრუდების ცენტრი შესაბამის ფაზაშია. ამოზნექილ ზედაპირებს აქვთ დადებითი გამრუდება, ჩაზნექილ ზედაპირებს - უარყოფითი.

ამრიგად, სითხის წონასწორობის მდგომარეობა კაპილარულ მილში განისაზღვრება თანასწორობით

გვ 0 = გვ 0 – (2σ / რ) + ρ ღ (1)

სადაც ρ არის სითხის სიმკვრივე, თ- მისი აწევის სიმაღლე მილში, გვ 0 - ატმოსფერული წნევა.

ამ გამოთქმიდან გამომდინარეობს, რომ თ= 2σ /ρ გრ. (2)

მოდით გადავცვალოთ მიღებული ფორმულა, გამოვხატოთ გამრუდების რადიუსი რმენისკი კაპილარული მილის რადიუსის გავლით რ.

ნახ. 6.18 აქედან გამომდინარეობს რ = რ cosθ. (1) (2)-ით ჩანაცვლებით მივიღებთ: თ= 2σ cosθ /ρ გრ.

მიღებულ ფორმულას, რომელიც განსაზღვრავს სითხის აწევის სიმაღლეს კაპილარულ მილში, ჯურინის ფორმულა ეწოდება. ცხადია, რაც უფრო მცირეა მილის რადიუსი, მით უფრო დიდია სითხის სიმაღლე მასში. გარდა ამისა, აწევის სიმაღლე იზრდება სითხის ზედაპირული დაძაბულობის კოეფიციენტის გაზრდით.

დამატენიანებელი სითხის აწევა კაპილარებში შეიძლება აიხსნას სხვა გზით. როგორც უკვე აღვნიშნეთ, ზედაპირული დაძაბულობის ძალების გავლენის ქვეშ, სითხის ზედაპირი იკუმშება. შედეგად, ჩაზნექილი მენისკუსის ზედაპირი გასწორებისკენ და ბრტყელი ხდება. ამავდროულად, ის იზიდავს მის ქვეშ მოთავსებულ სითხის ნაწილაკებს და სითხე აწვება კაპილარამდე. მაგრამ სითხის ზედაპირი ვიწრო მილში არ შეიძლება დარჩეს ბრტყელი, მას უნდა ჰქონდეს ჩაზნექილი მენისკის ფორმა. როგორც კი ეს ზედაპირი ახალ პოზიციაში მენისკის ფორმას მიიღებს, ის კვლავ შეკუმშვისკენ მიდის და ა.შ. ამ მიზეზების გამო, დამსველებელი სითხე ამოდის კაპილარში. აწევა შეჩერდება, როდესაც სითხის აწეული სვეტის მიზიდულობის ძალა F, რომელიც ზედაპირს ქვევით წევს, დააბალანსებს ზედაპირული დაძაბულობის ძალების შედეგად F ძალებს, რომლებიც მიმართულია ზედაპირის თითოეულ წერტილზე ტანგენციურად.

თხევადი ზედაპირის კაპილარული კედელთან შეხების წრის გასწვრივ არის ზედაპირული დაძაბულობის ძალა, რომელიც ტოლია ზედაპირული დაძაბულობის კოეფიციენტისა და წრეწირის ნამრავლის: 2sp. რ, სად რ- კაპილარების რადიუსი.

ამაღლებულ სითხეზე მოქმედი სიმძიმის ძალა არის

ფკაბელი = მგ = ρ ვგ = ρπ რ^2ჰგ

სადაც ρ არის სითხის სიმკვრივე; თ- თხევადი სვეტის სიმაღლე კაპილარში; გ- გრავიტაციის სტრუქტურა.

სითხის აწევა ჩერდება როცა ფკაბელი = ფან ρπ რ^2ჰგ= 2 სპ რ. აქედან გამომდინარე, სითხის სიმაღლე იზრდება კაპილარში თ= 2σ /ρ გრ.

დაუსველებელი სითხის შემთხვევაში, ეს უკანასკნელი, რომელიც ცდილობს მისი ზედაპირის შემცირებას, ჩაიძირება და სითხეს უბიძგებს კაპილარიდან.

მიღებული ფორმულა ასევე გამოიყენება არადატენიან სითხეზე. Ამ შემთხვევაში თ- თხევადი წარმოშობის სიმაღლე კაპილარში.

კაპილარული ფენომენები ბუნებაში

კაპილარული ფენომენი ასევე ძალიან ხშირია ბუნებაში და ხშირად გამოიყენება ადამიანის პრაქტიკაში. ხეს, ქაღალდს, ტყავს, აგურს და ბევრ სხვა საგანს ჩვენს გარშემო აქვს კაპილარები. კაპილარების გამო წყალი მცენარის ღეროების გასწვრივ ამოდის და პირსახოცში შეიწოვება, როცა მისით ვიშრებით. წყლის აწევა შაქრის ნაჭერში პაწაწინა ხვრელების მეშვეობით, თითიდან სისხლის ამოღება ასევე კაპილარული ფენომენის მაგალითებია.

ადამიანის სისხლის მიმოქცევის სისტემა, დაწყებული ძალიან სქელი გემებით, მთავრდება თხელი კაპილარების ძალზე განშტოებული ქსელით. მაგალითად, შემდეგი მონაცემები შეიძლება იყოს საინტერესო. აორტის განივი ფართობია 8 სმ2. სისხლის კაპილარების დიამეტრი შეიძლება იყოს 50-ჯერ ნაკლები, ვიდრე ადამიანის თმის დიამეტრი 0,5 მმ სიგრძით. ზრდასრული ადამიანის სხეულში დაახლოებით 160 მილიარდი კაპილარია. მათი საერთო სიგრძე 80 ათას კილომეტრს აღწევს.

ნიადაგში არსებული მრავალრიცხოვანი კაპილარების მეშვეობით ღრმა ფენებიდან წყალი ამოდის ზედაპირზე და ინტენსიურად აორთქლდება. ტენიანობის დაკარგვის პროცესის შესანელებლად, კაპილარები ნადგურდებიან ნიადაგის გაფხვიერების შედეგად, ღეროების, კულტივატორებისა და რიპერების გამოყენებით.

პრაქტიკული ნაწილი

ავიღოთ მინის მილი ძალიან მცირე შიდა დიამეტრით ( დ < l мм), так называемый капилляр. Опустим один из концов капилляра в сосуд с водой -вода поднимется выше уровня воды в сосуде. Поверхностное натяжение способно поднимать жидкость на сравнительно большую высоту.

სითხის აწევა წყლის ზედაპირული დაძაბულობის ძალების მოქმედების გამო შეიძლება დაფიქსირდეს მარტივ ექსპერიმენტში. ავიღოთ სუფთა ნაწიბური და ერთი ბოლო ჩავუშვით ჭიქა წყალში, მეორე კი ჭიქის კიდეზე დავკიდოთ. წყალი დაიწყებს ამოსვლას ქსოვილის ფორებში, კაპილარული მილების მსგავსი, და გაჯერებს მთელ ქსოვილს. ჩამოკიდებული ბოლოდან ზედმეტი წყალი ჩამოიწვერება (იხ. ფოტო 2).

თუ ექსპერიმენტისთვის იღებთ ღია ფერის ქსოვილს, მაშინ ფოტოზე ძალიან რთულია იმის დანახვა, თუ როგორ ვრცელდება წყალი ქსოვილში. ასევე გაითვალისწინეთ, რომ ყველა ქსოვილს არ ექნება ზედმეტი წყალი ჩამოკიდებული ბოლოდან. ორჯერ გავაკეთე ეს ექსპერიმენტი. პირველად გამოვიყენეთ მსუბუქი ქსოვილი (ბამბის ნაქსოვი ტანსაცმელი); დაკიდული ბოლოდან წყალი ძალიან კარგად მოედინებოდა წვეთებით. მეორედ გამოვიყენეთ მუქი ქსოვილი (შერეული ბოჭკოვანი ნაქსოვი - ბამბა და სინთეტიკა); აშკარად ჩანდა, როგორ მოედო წყალი ქსოვილს, მაგრამ ჩამოკიდებული ბოლოდან წვეთები არ ჩამოვარდნილა.

სითხის აწევა კაპილარებში ხდება მაშინ, როდესაც თხევადი მოლეკულების ერთმანეთთან მიზიდულობის ძალები ნაკლებია, ვიდრე მათი მიზიდულობის ძალები მყარი სხეულის მოლეკულების მიმართ. ამ შემთხვევაში ამბობენ, რომ სითხე ატენიანებს მყარს.

თუ აიღებთ არც თუ ისე თხელ მილს, აავსებთ წყლით და თითით დახურავთ მილის ქვედა ბოლოს, ნახავთ, რომ მილში წყლის დონე ჩაზნექილია (სურ. 9).

ეს იმის შედეგია, რომ წყლის მოლეკულები უფრო მეტად იზიდავს ჭურჭლის კედლების მოლეკულებს, ვიდრე ერთმანეთს.

ყველა სითხე და არა ყველა მილში არ ეკიდება კედლებს. ასევე ხდება, რომ კაპილარში არსებული სითხე ფართო ჭურჭელში დონის ქვემოთ ეცემა, ხოლო მისი ზედაპირი ამოზნექილია. ამბობენ, რომ ასეთი სითხე არ სველებს მყარი ნივთიერების ზედაპირს. თხევადი მოლეკულების ერთმანეთთან მიზიდულობა უფრო ძლიერია, ვიდრე ჭურჭლის კედლების მოლეკულების მიმართ. ასე იქცევა, მაგალითად, ვერცხლისწყალი მინის კაპილარში. (ნახ.10)

დასკვნა

ასე რომ, ამ სამუშაოს დროს დავრწმუნდი, რომ:

1. კაპილარული ფენომენი დიდ როლს თამაშობს ბუნებაში.
2. სითხის აწევა კაპილარში გრძელდება მანამ, სანამ სიმძიმის ძალა, რომელიც მოქმედებს კაპილარში სითხის სვეტზე, არ გახდება მიღებული ძალის სიდიდის ტოლი.
3. კაპილარებში დამსველებელი სითხე ამოდის, ხოლო არამსველებელი სითხე ქვევით მოძრაობს.
4. კაპილარში ამომავალი სითხის სიმაღლე პირდაპირპროპორციულია მისი ზედაპირული დაძაბულობისა და უკუპროპორციულია კაპილარული არხის რადიუსისა და სითხის სიმკვრივისა.

იმ პროცესებს შორის, რომლებიც შეიძლება აიხსნას ზედაპირული დაძაბულობისა და სითხეების დამსველების გამოყენებით, აღსანიშნავია კაპილარული ფენომენები. ფიზიკა არის იდუმალი და არაჩვეულებრივი მეცნიერება, რომლის გარეშეც დედამიწაზე სიცოცხლე შეუძლებელი იქნებოდა. მოდით შევხედოთ ამ მნიშვნელოვანი დისციპლინის ყველაზე თვალსაჩინო მაგალითს.

ცხოვრების პრაქტიკაში საკმაოდ ხშირად ხდება ისეთი საინტერესო პროცესები ფიზიკის თვალსაზრისით, როგორიცაა კაპილარული ფენომენი. საქმე ის არის, რომ ყოველდღიურ ცხოვრებაში ჩვენ გარშემორტყმული ვართ მრავალი სხეულით, რომლებიც ადვილად შთანთქავენ სითხეს. ამის მიზეზი მათი ფოროვანი სტრუქტურა და ფიზიკის ელემენტარული კანონებია, შედეგი კი კაპილარული ფენომენია.

ვიწრო მილები

კაპილარი არის ძალიან ვიწრო მილი, რომელშიც სითხე განსაკუთრებულად იქცევა. ასეთი გემების მაგალითები ბუნებაში ბევრია - სისხლის მიმოქცევის სისტემის კაპილარები, ფოროვანი სხეულები, ნიადაგი, მცენარეები და ა.შ.

კაპილარული ფენომენი არის სითხის აწევა ან დაცემა ვიწრო მილების მეშვეობით. ასეთი პროცესები შეინიშნება ადამიანის, მცენარეების და სხვა სხეულების ბუნებრივ არხებში, ასევე სპეციალურ ვიწრო მინის ჭურჭელში. სურათი გვიჩვენებს, რომ სხვადასხვა სისქის საკომუნიკაციო მილებში წყლის სხვადასხვა დონე ჩამოყალიბდა. აღსანიშნავია, რომ რაც უფრო თხელია ჭურჭელი, მით უფრო მაღალია წყლის დონე.

ეს ფენომენი საფუძვლად უდევს პირსახოცის შთამნთქმელ თვისებებს, მცენარეების კვებას, მელნის მოძრაობას ღეროს გასწვრივ და სხვა მრავალ პროცესს.

კაპილარული ფენომენები ბუნებაში

ზემოთ აღწერილი პროცესი ძალზე მნიშვნელოვანია მცენარის სიცოცხლის შესანარჩუნებლად. ნიადაგი საკმაოდ ფხვიერია, მის ნაწილაკებს შორის არის ხარვეზები, რომლებიც წარმოადგენს კაპილარულ ქსელს. წყალი ამოდის ამ არხებით, კვებავს მცენარეთა ფესვთა სისტემას ტენით და ყველა საჭირო ნივთიერებით.

ამავე კაპილარების მეშვეობით სითხე აქტიურად აორთქლდება, ამიტომ საჭიროა ნიადაგის ხვნა, რაც გაანადგურებს არხებს და შეინარჩუნებს საკვებ ნივთიერებებს. პირიქით, დაჭერით ნიადაგი უფრო სწრაფად აორთქლდება ტენიანობას. ეს ხსნის ნიადაგის ხვნის მნიშვნელობას მიწისქვეშა სითხის შესანარჩუნებლად.

მცენარეებში კაპილარული სისტემა უზრუნველყოფს ტენის აწევას პატარა ფესვებიდან ზედა ნაწილებამდე და ფოთლების მეშვეობით აორთქლდება გარე გარემოში.

ზედაპირის დაჭიმულობა და დატენიანება

გემებში სითხეების ქცევის საკითხი ემყარება ფიზიკურ პროცესებს, როგორიცაა ზედაპირული დაძაბულობა და დატენიანება. მათ მიერ გამოწვეული კაპილარული ფენომენები შესწავლილია კომპლექსურად.

ზედაპირული დაძაბულობის გავლენის ქვეშ, დამსველებელი სითხე კაპილარებში მაღლა დგას იმ დონეზე, სადაც ის უნდა იყოს კომუნიკაციის გემების კანონის მიხედვით. პირიქით, არამსველებელი ნივთიერება მდებარეობს ამ დონის ქვემოთ.

ამრიგად, წყალი შუშის მილში (დამასველებელი სითხე) იზრდება იმ სიმაღლემდე, რაც უფრო თხელია ჭურჭელი. პირიქით, რაც უფრო თხელია კონტეინერი, მით უფრო დაბალია ვერცხლისწყალი შუშის სინჯარაში (არ დამსველებელი სითხე). გარდა ამისა, როგორც სურათზეა მითითებული, დამსველებელი სითხე ქმნის მენისკის ჩაზნექილ ფორმას, ხოლო არადამშლელი სითხე – ამოზნექილ ფორმას.

დასველება

ეს არის ფენომენი, რომელიც ხდება საზღვარზე, სადაც სითხე შედის კონტაქტში მყართან (სხვა სითხე, აირები). ის წარმოიქმნება მოლეკულების განსაკუთრებული ურთიერთქმედების გამო მათი კონტაქტის საზღვარზე.

სრული დამსველება ნიშნავს, რომ წვეთი ვრცელდება მყარი ნივთიერების ზედაპირზე, ხოლო დაუსველებელი გარდაქმნის მას სფეროდ. პრაქტიკაში, დატენიანების ერთი ან სხვა ხარისხი უფრო ხშირია, ვიდრე ექსტრემალური ვარიანტები.

ზედაპირული დაძაბულობის ძალა

წვეთების ზედაპირს აქვს სფერული ფორმა და ამის მიზეზია სითხეებზე მოქმედი კანონი - ზედაპირული დაჭიმულობა.

კაპილარული ფენომენი განპირობებულია იმით, რომ მილში სითხის ჩაზნექილი მხარე მიდრეკილია გასწორდეს ბრტყელ მდგომარეობაში ზედაპირული დაძაბულობის ძალების გამო. ამას თან ახლავს ის ფაქტი, რომ გარე ნაწილაკები ზევით ატარებენ სხეულებს მათ ქვეშ, და ნივთიერება მაღლა ადის მილში. თუმცა, კაპილარში არსებული სითხე არ შეუძლია მიიღოს ბრტყელი ზედაპირის ფორმა და ეს აწევა გრძელდება წონასწორობის გარკვეულ წერტილამდე. იმ სიმაღლის გამოსათვლელად, რომელზეც წყლის სვეტი აიწევს (დაეცემა), თქვენ უნდა გამოიყენოთ ფორმულები, რომლებიც ქვემოთ იქნება წარმოდგენილი.

წყლის სვეტის სიმაღლის გაანგარიშება

მომენტი, როდესაც წყლის აწევა ჩერდება ვიწრო მილში, ხდება მაშინ, როდესაც ნივთიერების მიზიდულობის ძალა P აბალანსებს ზედაპირული დაძაბულობის ძალას F. ეს მომენტი განსაზღვრავს სითხის აწევის სიმაღლეს. კაპილარული ფენომენი გამოწვეულია ორი განსხვავებულად მიმართული ძალით:

• მიზიდულობის ძალა P ძაფი აიძულებს სითხეს ჩამოვარდეს;
• ზედაპირული დაძაბულობის ძალა F წყალს მაღლა აწევს.

ზედაპირული დაძაბულობის ძალა, რომელიც მოქმედებს წრის გარშემო, სადაც სითხე კონტაქტშია მილის კედლებთან, უდრის:

სადაც r არის მილის რადიუსი.

მილის სითხეზე მოქმედი სიმძიმის ძალა არის:

P ძაფი = ρπr2hg,

სადაც ρ არის სითხის სიმკვრივე; h არის თხევადი სვეტის სიმაღლე მილში;

ასე რომ, ნივთიერება შეწყვეტს აწევას იმ პირობით, რომ P მძიმე = F, რაც იმას ნიშნავს

ρπr 2 hg = σ2πr,

აქედან გამომდინარე, სითხის სიმაღლე მილში არის:

ანალოგიურად, არადატენიანებული სითხისთვის:

h არის ნივთიერების სიმაღლე მილში. როგორც ფორმულებიდან ჩანს, ვიწრო ჭურჭელში წყლის აწევა (ვარდნა) სიმაღლე უკუპროპორციულია ჭურჭლის რადიუსისა და სითხის სიმკვრივისა. ეს ეხება დამსველ და დაუსველებელ სითხეებს. სხვა პირობებში აუცილებელია მენისკის ფორმის კორექტირება, რაც შემდეგ თავში იქნება წარმოდგენილი.

ლაპლასის წნევა

როგორც უკვე აღვნიშნეთ, ვიწრო მილებში სითხე ისე იქცევა, რომ თითქოს დარღვეულია კომუნიკაციის გემების კანონი. ეს ფაქტი ყოველთვის თან ახლავს კაპილარულ მოვლენებს. ფიზიკა ამას ხსნის ლაპლასის წნევის გამოყენებით, რომელიც მიმართულია ზემოთ, როდესაც სითხე სველდება. ძალიან ვიწრო მილის წყალში ჩაშვებით, ჩვენ ვაკვირდებით, როგორ იწევს სითხე გარკვეულ დონემდე h. კომუნიკაციის გემების კანონის თანახმად, იგი უნდა იყოს დაბალანსებული წყლის გარე დონესთან.

ეს შეუსაბამობა აიხსნება ლაპლასის წნევის p l მიმართულებით:

ამ შემთხვევაში ის მიმართულია ზემოთ. წყალი მილში ჩაედინება იმ დონემდე, სადაც ის წონასწორდება წყლის სვეტის ჰიდროსტატიკური წნევა pg:

და თუ p l =p g, მაშინ ჩვენ შეგვიძლია გავატოლოთ განტოლების ორი ნაწილი:

ახლა სიმაღლე h ადვილად გამოითვლება ფორმულის სახით:

როდესაც დატენიანება დასრულებულია, მაშინ მენისკუსი, რომელიც ქმნის წყლის ჩაზნექილ ზედაპირს, აქვს ნახევარსფეროს ფორმა, სადაც Ɵ=0. ამ შემთხვევაში R სფეროს რადიუსი ტოლი იქნება კაპილარული r-ის შიდა რადიუსის. აქედან ვიღებთ:

ხოლო არასრული დასველების შემთხვევაში, როდესაც Ɵ≠0, სფეროს რადიუსი შეიძლება გამოითვალოს ფორმულის გამოყენებით:

მაშინ სასურველი სიმაღლე, შესწორებული კუთხისთვის, ტოლი იქნება:

h=(2σ/pqr)cos Ɵ .

წარმოდგენილი განტოლებიდან ირკვევა, რომ სიმაღლე h უკუპროპორციულია მილის r შიდა რადიუსთან. წყალი თავის უდიდეს სიმაღლეს აღწევს ადამიანის თმის დიამეტრის გემებში, რომლებსაც კაპილარები ეწოდება. მოგეხსენებათ, დამსველებელი სითხე ზევით იწევა, ხოლო არამსველებელი სითხე ქვევით იწევს.

თქვენ შეგიძლიათ ჩაატაროთ ექსპერიმენტი საკომუნიკაციო ჭურჭლის აღებით, სადაც ერთი ფართოა, მეორე კი ძალიან ვიწრო. მასში წყლის ჩასხმისას, შეგიძლიათ შენიშნოთ სითხის განსხვავებული დონე, ხოლო დამატენიანებელი ნივთიერების ვერსიაში, ვიწრო მილში დონე უფრო მაღალია, ხოლო არადამტენიანებელი ნივთიერებით - უფრო დაბალი.

კაპილარული ფენომენების მნიშვნელობა

კაპილარული ფენომენების გარეშე ცოცხალი ორგანიზმების არსებობა უბრალოდ შეუძლებელია. უმცირესი გემების მეშვეობით ადამიანის ორგანიზმი იღებს ჟანგბადს და საკვებ ნივთიერებებს. მცენარის ფესვები არის კაპილარების ქსელი, რომლებიც მიწიდან ტენიანობას აწვდიან და ზედა ფოთლებს მიაქვთ.

მარტივი საყოფაცხოვრებო დასუფთავება შეუძლებელია კაპილარული ფენომენის გარეშე, რადგან ამ პრინციპის მიხედვით ქსოვილი შთანთქავს წყალს. ამის საფუძველზე მუშაობს პირსახოცი, მელანი, ფითილი ზეთის ნათურაში და მრავალი მოწყობილობა. ტექნოლოგიაში კაპილარული ფენომენი მნიშვნელოვან როლს ასრულებს ფოროვანი სხეულების გაშრობაში და სხვა პროცესებში.

ზოგჯერ ეს იგივე მოვლენები არასასურველ შედეგებს იძლევა, მაგალითად, აგურის ფორები შთანთქავს ტენიანობას. მიწისქვეშა წყლების გავლენის ქვეშ შენობების დატენიანების თავიდან ასაცილებლად, საძირკველი უნდა დაიცვათ ჰიდროსაიზოლაციო მასალებით - ბიტუმი, გადახურვის თექის ან გადახურვის თექის გამოყენებით.

წვიმის დროს ტანსაცმლის დასველება, მაგალითად, მუხლებამდე შარვალი გუბეებში სიარულის გამო, ასევე გამოწვეულია კაპილარული ფენომენით. ამ ბუნებრივი ფენომენის უამრავი მაგალითია ჩვენს ირგვლივ.

ექსპერიმენტი ყვავილებით

კაპილარული ფენომენის მაგალითები შეიძლება მოიძებნოს ბუნებაში, განსაკუთრებით მაშინ, როდესაც საქმე ეხება მცენარეებს. მათ ტოტებს შიგნით ბევრი პატარა ჭურჭელი აქვს. თქვენ შეგიძლიათ ექსპერიმენტი გააკეთოთ ყვავილის შეღებვით კაპილარული ფენომენების შედეგად.

უნდა აიღოთ ღია ფერის წყალი და თეთრი ყვავილი (ან ჩინური კომბოსტოს ფოთოლი, ნიახურის ყუნწი) და მოათავსოთ ამ სითხით ჭიქაში. გარკვეული პერიოდის შემდეგ, შეგიძლიათ დააკვირდეთ, თუ როგორ მოძრაობს საღებავი ჩინური კომბოსტოს ფოთლებზე. მცენარის ფერი თანდათან შეიცვლება იმ საღებავის მიხედვით, რომელშიც ის მოთავსებულია. ეს გამოწვეულია ნივთიერების ღეროებზე გადაადგილებით იმ კანონების შესაბამისად, რომლებიც განვიხილეთ ამ სტატიაში.

შეცვალეთ დონე მილებში, თვითნებური ფორმის ვიწრო არხებში, ფოროვან სხეულებში. სითხის მატება ხდება იმ შემთხვევებში, როდესაც არხები სველდება სითხეებით, მაგალითად, წყალი მინის მილებში, ქვიშაში, ნიადაგში და ა.შ. მინის მილი.

ცხოველებისა და მცენარეების სასიცოცხლო აქტივობა, ქიმიური ტექნოლოგიები და ყოველდღიური მოვლენები (მაგალითად, ნავთის გასწვრივ ნავთის აწევა ნავთის ნათურაში, ხელების პირსახოცით წმენდა) ეფუძნება კაპილარულობას. ნიადაგის კაპილარულობა განისაზღვრება ნიადაგში წყლის აწევის სიჩქარით და დამოკიდებულია ნიადაგის ნაწილაკებს შორის არსებული სივრცეების ზომაზე.

კაპილარები არის თხელი მილები, ისევე როგორც ყველაზე თხელი ჭურჭელი ადამიანის სხეულში და სხვა ცხოველებში (იხ. კაპილარი (ბიოლოგია)).

იხილეთ ასევე

ლიტერატურა

• პროხორენკო P. P. ულტრაბგერითი კაპილარული ეფექტი / P. P. Prokhorenko, N. V. Dezhkunov, G. E. Konovalov; რედ. ვ.ვ.კლუბოვიჩი. 135 გვ. მინსკი: "მეცნიერება და ტექნოლოგია", 1981 წ.

ბმულები

• Gorin Yu. V. ფიზიკური ეფექტებისა და ფენომენების ინდექსი საგამომგონებლო პრობლემების გადასაჭრელად გამოსაყენებლად (TRIZ ინსტრუმენტი) // თავი. 1.2 სითხეების ზედაპირული დაჭიმულობა. კაპილარულობა.

ფონდი ვიკიმედია. 2010 წელი.

ნახეთ, რა არის „კაპილარი (ფიზიკა)“ სხვა ლექსიკონებში:

სიტყვა კაპილარი გამოიყენება ძალიან ვიწრო მილების აღსაწერად, რომლებშიც სითხე შეიძლება გაიაროს. დამატებითი ინფორმაციისთვის იხილეთ სტატია კაპილარული ეფექტი. კაპილარული (ბიოლოგია) არის სისხლძარღვების ყველაზე პატარა ტიპი. კაპილარი (ფიზიკა) კაპილარი... ... ვიკიპედია

ლანდაუს ზესთხევადობის კრიტერიუმი არის კავშირი სისტემის (ფონონების) ელემენტარული აგზნების ენერგიებსა და მომენტებს შორის, რაც განსაზღვრავს მისი ზესთხევად მდგომარეობაში ყოფნის შესაძლებლობას. შინაარსი 1 კრიტერიუმის ფორმულირება 2 კრიტერიუმის დასკვნა ... ვიკიპედია

კომერციული სამაცივრო აღჭურვილობის სპლიტ სისტემებისა და კონდენსატორების (ვენტილატორთა გაგრილების კოშკები) გარე განყოფილება ერთ თაროზე.

გაზის ტემპერატურის ცვლილება მისი ნელი დინების შედეგად მუდმივი წნევის ვარდნის გავლენის ქვეშ დროსელის მეშვეობით; გაზის ნაკადის ადგილობრივი დაბრკოლება (კაპილარული, სარქველი ან ფოროვანი დანაყოფი, რომელიც მდებარეობს მილში გზაზე... .. .

ეს არის უფერო გამჭვირვალე სითხე, რომელიც დუღს ატმოსფერულ წნევაზე 4,2 K ტემპერატურაზე (თხევადი 4He). თხევადი ჰელიუმის სიმკვრივე 4,2 K ტემპერატურაზე არის 0,13 გ/სმ³. მას აქვს დაბალი რეფრაქციული ინდექსი... ... ვიკიპედიის გამო

შადრევანი ეფექტი, ზესთხევად სითხეში გაჩენა წნევის სხვაობის Δρ გამოწვეული ტემპერატურის სხვაობით ΔТ (იხ. ზესთხევადობა). თ.ე. ვლინდება თხევადი ზესთხევადი ჰელიუმით ორ ჭურჭელში თხევადი დონის განსხვავებაში,... ... დიდი საბჭოთა ენციკლოპედია

თითოეულ ჩვენგანს შეუძლია ადვილად გაიხსენოს მრავალი ნივთიერება, რომელსაც ის სითხეებად თვლის. თუმცა, არც ისე ადვილია მატერიის ამ მდგომარეობის ზუსტი განმარტების მიცემა, რადგან სითხეებს აქვთ ისეთი ფიზიკური თვისებები, რომ გარკვეულწილად მათ... ... კოლიერის ენციკლოპედია

კაპილარულობა (ლათინური capillaris თმისდან), კაპილარული ეფექტი არის ფიზიკური ფენომენი, რომელიც შედგება სითხეების უნარში შეცვალონ დონე მილებში, თვითნებური ფორმის ვიწრო არხებში, ფოროვან სხეულებში. სითხის მატება ხდება... ... ვიკიპედიის შემთხვევაში