mi a kapilláris hatás és hogyan befolyásolja a gravitáció? Ariel & Michal

kapilláris hatás (vagy kapillárisság) leírja a folyadék azon képességét, hogy keskeny térben, például egy vékony csőben áramoljon a gravitáció ellen.

a folyadék spontán felemelkedése két ellentétes erő eredménye:

kohézió – a hasonló molekulák vagy atomok közötti vonzó erők, esetünkben a folyadék molekulái vagy atomjai., A vizet például nagy kohézió jellemzi, mivel minden vízmolekula négy hidrogénkötést képezhet a szomszédos molekulákkal.

tapadás – a különböző molekulák vagy atomok közötti vonzó erők, esetünkben a folyadék részecskéi és a csövet alkotó részecskék közötti érintkezési terület.

a folyadék kapillaritása magas, ha a tapadás nagyobb, mint a kohézió, és fordítva., Ezért a folyadék ismerete nem elegendő annak meghatározásához, hogy mikor történik a kapilláris hatás, mivel ismernünk kell a cső kémiai összetételét is. Ez a kettő az érintkezési területtel (a cső átmérője) együtt tartalmazza a kulcsváltozókat. Például a vékony üvegcsőben lévő víz erős ragasztóerőkkel rendelkezik a vízmolekulák és a csőfalban lévő oxigénatomok (üveg = szilícium-dioxid = SiO2) között kialakuló hidrogénkötések miatt. Ezzel szemben a higanyt erősebb kohézió jellemzi, ezért kapillárissága sokkal alacsonyabb.,

a cső belsejében lévő folyadék magasságát (h) a

Tehát mi folyik itt?

abban az esetben, ha a tapadási erők nagyobbak, mint a kohézió és a gravitáció (ha létezik), a folyadék molekulái a cső falához tapadnak. Megfigyeljük, hogy a folyadék felső felülete homorúvá válik (a folyadék magassága az érintkezési területen magasabb, mint a cső közepén lévő magassága)., A folyadék molekulái közötti kohéziós erők “megpróbálják” csökkenteni a felületi feszültséget (azaz a folyadék felső felületének simítását, ezáltal megakadályozzák a megnövekedett felület homorú állapotban). Ennek során a molekulák addig másznak fel, amíg a kohézió és a tapadás közötti egyensúlyi állapot el nem éri (a gravitációs komponenssel vagy anélkül).

Ez azt is megmagyarázza, hogy miért fordul elő ez a jelenség kizárólag vékony csövekben (gravitáció hiányában is)., A tágabb edényekben a folyadéknak csak egy kis része kerül érintkezésbe az edény falával, így a ragasztóerő elhanyagolható, a folyadék alig emelkedik.

sok mindennapi jelenség kapilláris hatás eredménye, beleértve:

és végül egy érdekes apróság:

tudta, hogy Albert Einstein első tudományos cikke kapilláris hatással foglalkozik? 1901-ben jelent meg németül Folgerungen aus den Capillaritätserscheinungen (“a kapilláris jelenségek következtetései”) címmel.,

ikipedia