Капілярність - фізична школа
Генеалогічне дерево Чумацького Шляху
Повністю інтегрований контроль наноалмазів
Трохи ближче до сонця
Що змушує зірки світити
Вулиця з одностороннім рухом для електронів
У новому підрахуванні знайдені сотні примірників "Ньюсона" (Philosophiae Naturalis Principia Mathematica)
Наша Сонячна система сформувалася менш ніж за 200 000 років
капілярність
капілярність або Капілярний ефект (лат. capillaris, Що стосується волосся) - це поведінка рідин, які вони контактують з капілярами, напр. Б. вузькі труби, щілини або порожнечі у твердих речовинах. Ці ефекти спричинені поверхневим натягом самих рідин та міжфазним натягом між рідинами та твердою поверхнею. Прикладом є невелика скляна трубка, занурена у воду, в якій вода у вузькій скляній трубці трохи піднімається проти сили тяжіння.
Ефекти
Капілярне піднесення відбувається з рідинами, які змочують матеріал капіляра, наприклад, вода на склі або на паперових волокнах. Вода піднімається в скляній трубці і утворює її увігнутий Поверхня (меніск). Така поведінка зумовлена силою зчеплення (силою, яка діє між двома речовинами).
Капілярна депресія виникає, коли рідина не змочує матеріал поверхні судини. Прикладами можуть служити ртуть на склі або вода на склі зі змащеною поверхнею. Такі рідини мають нижчий рівень у пробірці, ніж в оточенні та опуклі поверхні.
До певного мінімального діаметра, чим менший діаметр капілярів, тим більший капілярний тиск і підйом, див. Формулу та таблицю нижче.
Серветка має велику вбираючу здатність, якщо її структура не руйнується під капілярним тиском.
У трубці рідина піднімається через адгезійні сили на стінку трубки і, отже, лише до її кінця, навіть якщо капілярність дозволяла більшу висоту підйому.
У конічній трубці поверхневий натяг рухає рідку плівку в напрямку меншого діаметра, що в піпетці сприяє спорожненню.
Грубозернистий шар, що руйнує капіляри, запобігає підвищенню вологи в будівлях або пошкодженню морозом дорожніх покриттів.
Формула (рівняння капілярів)
Висота підйому H стовпець рідини визначається:
$ \ sigma $ = Поверхневий натяг θ = Кут контакту ρ = Густина рідини G = Прискорення за рахунок сили тяжіння р = Радіус трубки
Для наповненої водою скляної трубки, яка відкрита для повітря на рівні моря (1013,25 гПа):
$ \ sigma $ = 0,0728 Дж/м² при 20 ° C θ = 20 ° = 0,35 рад ρ = 1000 кг/м3 G = 9,81 м/с²
отримані наступні результати для висоти підйому:
$ h \ približno \ frac4 \ cdot 10 ^ \ mathrm ^> $
| 1 м | 0,014 мм |
| 10 сантиметрів | 0,14 мм |
| 1 см | 1,4 мм |
| 1 мм | 14 мм |
| 0,1 мм | 14 см |
| 0,01 мм | 1,4 м |
Рівняння Вошберна описує капілярні потоки в пористих матеріалах без урахування гравітації.
Молекулярна міркування
В основному ефект капілярності заснований на молекулярних силах, що виникають всередині речовини (когезійні сили) та на межі розділу рідини, твердої речовини (стінка посудини) та газу (наприклад, повітря) (адгезійні сили). Часто капілярний ефект також має значення поверхневого натягу.
Усередині тіла сили, що діють на певну молекулу з її середовища, виключають одна одну. Однак по краях виникає результуюча сила, яка залежно від матеріалу направляється в рідину або з неї. Якщо вплив стінки посудини проти сил зчеплення в рідині невелике, то результуюча сила спрямована всередину рідини. Його поверхня вигнута вниз у місці контакту зі стінкою і не змочує стінку посудини (наприклад, ртуть у скляній посудині). Якщо, однак, вплив стінки посудини проти сил зчеплення в рідині великий, результуюча сила спрямована в стінку посудини, і рідина відгинається вгору по краю. Рідина змочує стіну (наприклад, вода або нафта в скляній посудині).
Практичні програми
Чорнильна ручка: Прикладом програми є авторучка або авторучка або її перо. Як правило, він має невеликий круглий отвір на половині довжини, в якому чорнило збирається, щоб транспортуватися звідти капілярною дією через дуже тонкий отвір до кінчика.
Папір: Неможливо писати рідкими чорнилами на незмочуючій поверхні. Тому писати на склі авторучкою навряд чи можливо, оскільки чорнило не змочує скляну поверхню і, отже, не прилипає до неї. Чорнило може прилипати до змочуючих середовищ, таких як папір. Папір також поглинає чорнило за допомогою капілярного ефекту, навіть можна писати догори дном.
Рослини: У дерев та інших рослин вода поглинається корінням, а потім транспортується до крони, де вона випаровується із продихів листя (або хвої) або необхідна для фотосинтезу. При транспортуванні проти сили тяжіння випаровування у верхній частині рослини виконує роль всмоктування (всмоктування поту), когезійні сили води в рослині перешкоджають відриву потоку рідини, а капілярний ефект з осмотичним ефектом (кореневий тиск) сприяє сходженню. [1] Згідно з новими висновками, дерева можуть досягати максимальної висоти 130 метрів, оскільки осмотичного тиску разом із капілярними силами вже недостатньо для подолання сили тяжіння. [2]
Хімія: У паперовій хроматографії капілярний ефект застосовується в тому, що розчин капає на спеціальний папір і піднімається на нього, разом із несучими компоненти розчину. Завдяки різному інтервалу тканини можна розділити.
Ліки: Для того, щоб виділити невелику кількість крові, ви можете зробити невеликий прокол в судинах пальців або мочки вуха і провести тонку збірну трубку, в якій кров піднімається завдяки капілярному ефекту, і таким чином може бути зібрана.
Текстиль: Подібний ефект всмоктування, як у випадку з папером, можна спостерігати також при чищенні ганчірок або тканин. Те саме стосується губок. Для паперу, чистячих ганчірок та губок застосовується таке: чим більше внутрішня поверхня (на об'єм), тим більший ефект всмоктування.
Пайка: Той самий ефект виникає під час пайки: рідкий припій протікає через капілярну дію, наприклад, в зазор мідних фітингів для труб. Дротяна сітка, коса для розпаювання, часто використовується для відпаювання електронних компонентів з друкованих плат.
Якість результату пайки відразу впізнається за формою паяльного конуса. Чи не слід цього увігнутий і звужуючись рівно на дошці, це, швидше за все, холодна пайка. Через капілярність також можлива пайка “накладними”.
Будівництво: У будинках і спорудах без відповідних захисних заходів часто можна спостерігати капілярний ефект при кладці - тут, проте, небажано, оскільки використовувані будівельні матеріали дозволяють вологи підніматися до різного ступеня проти сили тяжіння (переважно від землі при безпосередньому контакті з землею) залежно від вмісту пор. Теплопровідність будівельного матеріалу зростає із збільшенням поглинання вологи, завдяки чому теплові втрати будівлі збільшуються. Наприклад, стіни з цегли (злегка згорілі), газобетону (так званий «газобетон») та піщано-вапняної цегли мають високу вбираючу здатність, тоді як цегла, що твердо обпалюється (клінкер) та бетон, мають значно нижчий капілярний ефект. Для того, щоб перервати капілярний потік у будівлях, водонепроникні розділові шари, напр. B. встановлений бітумний лист.
Енологія: В енології для вимірювання вмісту етанолу у винах використовують вінометри, які базуються на капілярності вина, яка залежить від вмісту етанолу.