Kapillyar kuchlar. Namlash hodisalari

Kapillyar kuchlar. Namlash hodisalari
Biz ko'rdikki, idishga quyilgan suyuqlik yuzasi suyuqlik va idishning qattiq devori orasidagi, ya'ni suyuqlik molekulalari bilan o'zaro ta'sir kuchlari a muhim rol. Qolgan qismida sirt tekis, chunki tortishish kuchi o'zaro ta'sirning molekulyar kuchlarini bostiradi. Ammo, agar umumiy sirt maydoni kichik bo'lsa, masalan, suyuqlik tor idishda bo'lsa, devorlarning ta'siri suyuqlikning butun yuzasiga tarqaladi va u butun uzunligi bo'ylab egilgan bo'lib chiqadi. (agar uning o'lchamlari tomir devorlari bilan aloqa qiladigan suyuqlik yuzasining egilish radiusi bilan solishtirilsa, idishni tor deb hisoblash mumkin).
Agar suyuqlik joylashgan idishning o'lchamlari yoki umuman olganda, agar suyuqlikni chegaralovchi sirtlar orasidagi masofa suyuqlik yuzasining egilish radiusi bilan solishtirilsa, bunday idishlar mayda (tukli) deyiladi. . Bunday tomirlarda sodir bo'ladigan hodisalarga kapillyar hodisalar deyiladi.
Keling, kapillyarlik bilan bog'liq bo'lgan eng tipik hodisalarni ko'rib chiqaylik.
Kapillyar tomirlar, birinchi navbatda, ulardagi suyuqlik yuzasining egriligi bilan tavsiflanganligi sababli, bu erda sirt egriligi (Laplas bosimi) natijasida paydo bo'ladigan qo'shimcha bosimning ta'siri ko'proq ta'sir qilishi tabiiy. Bu qo'shimcha bosimning bevosita natijasi kapillyar ko'tarilish deb ataladi.
Fig. 121 -da, keng suyuqlik idishga tushirilgan tor kolba tasvirlangan. Quvurning devorlari suyuqlik bilan namlansin. Keyin naychaga kirgan suyuqlik konkav meniskusini hosil qiladi. Quvur shunchalik tor bo'lsinki, uning radiusi meniskus radiusi bilan solishtirilsin.
Sirt egriligidan kelib chiqadigan bosim tufayli naychani to'ldiruvchi suyuqlik meniskus egriligining markaziga, ya'ni yuqoriga va meniskus radiusi va a suyuqlikning sirt taranglik koeffitsientiga teng bo'lgan bosimga duch keladi. Bu bosim ta'sirida suyuqlik naycha orqali balandlikka ko'tarilib, suyuqlik ustunining gidrostatik bosimi bosimni muvozanatlaydi, shuning uchun muvozanat sharti tenglik bo'ladi.
suyuqlikning zichligi, tortishish tezlashishi qayerda. Bu tenglik kapillyarda suyuqlik ko'tarilishining balandligini aniqlaydi.

Quvurning ko'tarilish balandligi va radiusi o'rtasida bog'liqlik o'rnatish qiyin emas, buning uchun rasmga qarang. 122, unda menisk va kapillyar keng miqyosda ko'rsatilgan. Meniskusning bir qismi bo'lgan sharning markazi O nuqtasida joylashgan. Kapillyar devorlar bilan aloqa qiladigan suyuqlikning aloqa burchagi 0 ga teng: Bu to'g'ridan -to'g'ri rasmdan kelib chiqadi, shuning uchun tenglik bo'ladi. qayta yozilgan:, qaerdan

Xususan, kapillyar devorlarini to'liq namlaydigan va shuning uchun bizda mavjud bo'lgan suyuqlik uchun:
Kutilganidek, kapillyarda suyuqlik ko'tarilishining balandligi (kapillyar ko'tarilish) kapillyar radiusning pasayishi va suyuqlikning sirt taranglik koeffitsientining oshishi bilan ortadi.
Agar suyuqlik kapillyarni namlamasa, rasm aksincha bo'ladi, chunki meniskus endi qavariq bo'lib, egrilik markazi tashqarida emas, balki suyuqlik ichida bo'ladi va Laplas bosimi pastga yo'naltiriladi. Kapillyar ichidagi suyuqlik darajasi endi kapillyar tushgan idishdan past bo'ladi (manfiy kapillyar ko'tarilish).
Bu holda darajadagi farq (101.1) yoki (101.2) tenglama bilan aniqlanadi.
Kapillyarlarning ko'tarilishi bir qator taniqli hodisalarni tushuntiradi: filtr qog'ozi orqali suyuqlikning yutilishi, u tor va buruqli teshiklarni o'z ichiga oladigan qilib ishlab chiqarilgan; tolalar bo'ylab ingichka mayda va hokazo.

Kapillyarlarning ko'tarilishi, albatta, nafaqat silindrsimon kapillyarlarda kuzatilishi mumkin. Suyuq yuqoriga va ikkita plastinka orasiga ko'tarilib, bir -biridan tor oraliq bilan ajralib turadi (123 -rasm). Agar plitalar bir -biriga parallel bo'lsa, meniskus silindrsimon shaklga ega. Bu holda kapillyarlarning ko'tarilish balandligi formula bo'yicha aniqlanadi

plitalar orasidagi masofa qayerda. (101.3) formulasi (101.1) bilan bir xil tarzda olinadi. Shuni yodda tutish kerakki, silindrsimon sirt ostida suyuqlik meniskus radiusi bo'lgan bosimga duch keladi (123 -rasmga qarang), bu o'zaro bog'liqlik bilan plitalar orasidagi masofa bilan bog'liq:
Formula (101.3) quyidagi oddiy namoyish tajribasi bilan tasvirlangan (124 -rasm). Ehtiyotkorlik bilan yuvilgan ikkita shisha plastinka bir -biriga burchak ostida joylashtiriladi, shunda xanjar hosil bo'ladi va suvga solinadi. Toza oynani namlaydigan suv ko'tariladi, lekin ko'tarish balandligi formulaga mos keladi
(101.3) plitalar orasidagi masofa oshgan sari kamayadi. Bu masofa takaning chetidan x masofa ortishi bilan ortadi. Agar plitalar orasidagi burchak bo'lsa, ular orasidagi masofa. Shuning uchun suyuqlik sathining balandligi formulaga muvofiq x o'zgarishi bilan o'zgaradi.

bu erda qattiq qattiq suyuqlik jufti va berilgan xanjar burchagining doimiy xarakteristikasi. Tenglama (101.4) - giperbola tenglamasi. Ma'lumki, suyuqlik yuzasi va plitalarning kesishish chizig'i aynan shu shaklga ega.

Kama tagida suyuqlik darajasi unchalik ko'tarilmasligi, plitalarni mahkam bog'lashning iloji yo'qligi bilan izohlanadi. Ularning o'rtasida har doim kichik bo'shliq bor, uning kengligi xanjar tagidagi sath balandligini belgilaydi, bu erda

Suyuq va qattiq jismlar orasidagi chegarada, suyuq molekulalarning qattiq molekulalar bilan o'zaro ta'siri natijasida namlanish yoki namlanmaslik hodisalari sodir bo'ladi:


1-rasm. Qattiq sirtni suyuqlik bilan namlash (a) va namlanmaslik (b) hodisalari (- aloqa burchagi)
Namlash va namlanmaslik hodisalari suyuqlik va qattiq moddalarning nisbiy xususiyatlari bilan aniqlanganligi sababli, bir xil suyuqlikni bir qattiq uchun namlashi mumkin, ikkinchisi namlanmasligi mumkin. Masalan, suv oynani namlaydi va kerosinni namlamaydi.
Namlanishning miqdoriy o'lchovi aloqa burchagi qattiq yuzasi va tegish nuqtasida suyuqlik yuzasiga tortilgan teginish yuzasidan hosil bo'lgan burchak (suyuqlik burchak ichida joylashgan).
Namlashda va burchak qanchalik kichik bo'lsa, namlash shunchalik kuchli bo'ladi. Agar aloqa burchagi nol bo'lsa, namlash deyiladi to'liq yoki mukammal... Spirtli ichimliklarning toza shisha yuzasiga tarqalishini ideal namlanish holatiga bog'lash mumkin. Bunday holda, suyuqlik butun sirtni qoplaguncha qattiq yuzasi bo'ylab tarqaladi.
Namlanmagan va burchak qanchalik katta bo'lsa, namlanmaslik shunchalik kuchli bo'ladi. Kontakt burchagi qiymatida to'liq namlanmaslik kuzatiladi. Bunday holda, suyuqlik qattiq yuzasiga yopishmaydi va osonlik bilan undan chiqib ketadi. Xuddi shunday hodisani biz yog'li yuzani sovuq suv bilan yuvishga harakat qilganda ham kuzatish mumkin. Sovun va sintetik kukunlarning detarjan xususiyatlari sovun eritmasining sirt tarangligi suvdan pastroq bo'lishi bilan izohlanadi. Suvning yuqori sirt tarangligi uning mayda teshiklarga kirishiga va mato tolalari orasidagi bo'shliqlarga to'sqinlik qiladi.
Namlash va namlanmaslik hodisalari inson hayotida muhim rol o'ynaydi. Yelimlash, bo'yash, payvandlash kabi ishlab chiqarish jarayonlarida sirtlarning namlanishini ta'minlash juda muhimdir. Gidroizolyatsiyani yaratishda namlanmaslikni ta'minlash juda muhim, suv o'tkazmaydigan materiallarning sintezi. Tibbiyotda namlanish hodisalari qonning kapillyarlar orqali o'tishini, nafas olish va boshqa biologik jarayonlarni ta'minlashda muhim ahamiyatga ega.
Namlash va namlanmaslik hodisalari tor quvurlarda aniq namoyon bo'ladi - kapillyarlar.