Капилярные явления

В тонкой трубке (капилляре) мениск имеет сферическую форму, в достаточно узком зазоре между  плоскими пластинами – цилиндрическую. Кривизна мениска определяется соотношением сил межмолекулярного взаимодействия на границе трёх фаз – твёрдого тела, жидкости и газа.

 

A: Вогнутый мениск. B: Выпуклый мениск.

 

Жидкость, смачивающая данную поверхность, образует вогнутый мениск, не смачивающая – выпуклый. В первом случае взаимное притяжение молекул жидкости слабее их притяжения молекулами поверхности твёрдого тела. Во втором, наоборот. Давление паров над вогнутым мениском ниже, а над выпуклым выше, чем над плоской поверхностью жидкости. Этим объясняются, например, явление капиллярной конденсации, капиллярное всасывание жидкости в пористые и волокнистые материалы, поднятие или опускание жидкости по тонким трубкам.

 

 

5. Капиллярные явления в природе и технике

жидкость натяжение  капиллярный смачивание

Капиллярными явлениями  называют подъем или опускание жидкости в трубках малого диаметра – капиллярах. Смачивающие жидкости поднимаются  по капиллярам, не смачивающие –  опускаются.

Подъем жидкости в капилляре  продолжается до тех пор, пока сила тяжести действующая на столб жидкости в капилляре, не станет равной по модулю результирующей F_н сил поверхностного натяжения, действующих вдоль границы соприкосновения жидкости с поверхностью капилляра: F_т = F_н, где F_т = mg = ρhπr²g, F_н = σ2πr cos θ.

Отсюда следует:

 

 

Искривление поверхности  жидкости в узких трубках приводит к кажущемуся нарушению закона сообщающихся сосудов.

Из формулы видно, что  высота h тем больше, чем меньше внутренний радиус трубки ч. Подъем воды имеет значительную величину в трубках, внутренний диаметр которых соизмерим с диаметром волоса (или еще меньше); поэтому такие трубки называют капиллярами. Смачивающая жидкость в капиллярах поднимается вверх, а несмачивающая – опускается вниз. Явления, обусловленные втягиванием смачивающих жидкостей в капилляры или выталкиванием несмачивающих жидкостей из капилляров, называются к а пиллярными явлениям и.

Капиллярные явления можно  наблюдать не только в трубках, но и в узких щелях. Если опустить в воду две стеклянные пластины так, чтобы между ними образовалась узкая  щель, то вода между пластинами поднимется, и тем выше, чем ближе они  расположены. Капиллярные явления  играют большую роль в природе  и технике. Множество мельчайших капилляров имеется в растениях. В деревьях по капиллярам влага из почвы поднимается до вершин деревьев, где через листья испаряется в  атмосферу. В почве имеются капилляры, которые тем уже, чем плотнее  почва. Вода по этим капиллярам поднимается  до поверхности и быстро испаряется, а земля становится сухой. Ранняя весенняя вспашка земли разрушает  капилляры, т.е. сохраняет подпочвенную влагу и увеличивает урожай.

В технике капиллярные  явления имеют огромное значение, например, в процессах сушки капиллярно-пористых тел и т.п. Большое значение капиллярные  явления имеют в строительном деле. Например, чтобы кирпичная  стена не сырела, между фундаментом  дома и стеной делают прокладку из вещества, в котором нет капилляров. В бумажной промышленности приходится учитывать капиллярность при  изготовлении различных сортов бумаги. Например, при изготовлении писчей бумаги ее пропитывают специальным  составом, закупоривающим капилляры. В  быту капиллярные явления используют в фитилях, в промокательной бумаге, в перьях для подачи чернил и т.п.

Содержание и метод  выполнения

Всякая жидкость, освобождённая  от действия силы тяжести, принимает  свою естественную форму – шарообразную. Падая, капли дождя принимают  форму шариков, дробинки – это  застывшие капли расплавленного свинца. Искривлённую поверхность жидкости называют мениском. Вода, попавшая на покрытую жиром поверхность, образует шаровидные капли, т.к. не смачивает жир, а по чистому стеклу растекается, т.к. смачивает стекло. Ртуть на стекле также собирается в отдельные капли, а на цинковой пластинке растекается.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

6.Заключение

 

При изучении природных явлений, поведения животных и человека можно  найти много практических и интересных явлений. В своей исследовательской  работе мы рассмотрели только несколько. Эта тема очень большая и значительная, интерес к ней всегда огромен  и, конечно, за один проект познать её невозможно. Поэтому мы предлагаем вам обратиться к книгам, в которых  вы можете найти ответы хотя бы на некоторые  свои вопросы.

В процессе своей исследовательской  деятельности мы поняли, что капиллярные  явления широко распространены как  в повседневной деятельности, так  и в природе, знания в этой области  находят широкое применение в  технике.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Список используемой литературы:

 

1. Кац Ц.Б. Биофизика на уроках физики. – М.: Просвещение, 1988.
2. Энциклопедия для детей «Аванта+». Биология. – М., 2002.
3. Перельман Я.И. Занимательная физика: Книга 1. – М.: Наука, 1979.
4. Тарасов Л.В. Физика в природе - М.:Мир
5. Мещеряков Н.Ф., Флотационные машины, М., 1972;
6. Глембоцкий В.А., Классен В.И., Флотация, М., 1973;
7. Справочник по обогащению руд, М., 1974.
8. Прохоренко П.П. Ультразвуковой капиллярный эффект
9. П.П. Прохоренко, Н.В. Дежкунов, Г.Е. Коновалов; Под ред. В.В. Клубовича. 135 с. Минск: «Наука и техника», 1981.