Капілярні явища

Викривлення поверхні рідини у країв посудини особливо чітко видно у вузьких трубках, де викривляється вся вільна поверхня рідини. В трубках з вузьким перетином ця поверхня являє собою частину сфери, її називають меніском. У смачивающей рідини утворюється увігнутий меніск (рис. 1, а), а у несмачіваемих – опуклий (рис. 1, б). Так як площа поверхні меніска більше, ніж площа поперечного перерізу трубки, то під дією молекулярних сил викривлена поверхня рідини прагне випрямитися.
Сили поверхневого натягу створюють додаткове (лапласово) тиск під викривленою поверхнею рідини.

Явища зміни висоти рівня рідини в капілярах в порівнянні з рівнем рідини в широких судинах називаються капілярними явищами.

Рідина в капілярі піднімається або опускається на таку висоту h, при якій сила гідростатичного тиску стовпа рідини врівноважується силою надлишкового тиску.

Якщо поверхня рідини увігнута, то сила поверхневого натягу спрямована з рідини (рис. 2, б) і тиск під увігнутою поверхнею рідини менше, ніж під плоскою, на ту ж величину. Ця формула визначає лапласово тиск для випадку сферичної форми вільної поверхні рідини. Вона є окремим випадком формули Лапласа, визначальною надлишковий тиск для довільної поверхні рідини двоякою кривизни:

Де – радіуси кривизни двох будь-яких взаємно перпендикулярних нормальних перерізів поверхні рідини. Радіус кривизни позитивний, якщо центр кривизни відповідного перетину знаходиться всередині рідини, і негативний, якщо центр кривизни знаходиться поза рідини. Для циліндричної поверхні надлишковий тиск.

Якщо помістити вузьку трубку (капіляр) одним кінцем у рідину, налиту в широкий посудину, то внаслідок наявності сили лапласова тиску рідина в капілярі піднімається (якщо рідина змочує) або опускається (якщо рідина незмочувальна) (рис. 3, а, б), так як під плоскою поверхнею рідини в широкому посудині надлишкового тиску немає.


1 Star2 Stars3 Stars4 Stars5 Stars (1 votes, average: 5.00 out of 5)

Капілярні явища