毛細管現象とは何ですか?また、重力によってどのように影響されますか? Ariel&Michal
毛細管作用(または毛細管現象)は、細いチューブのような狭い空間で液体が重力に逆らって流れる能力を表しています。
液体のこの自発的な上昇は、二つの反対の力の結果である:
凝集–類似の分子または原子間の引力、私たちの場合は液体の分子または原子。, 例えば、水は、各水分子が隣接する分子と四つの水素結合を形成することができるので、高い凝集性によって特徴付けられる。
接着-異なる分子または原子間の引力、私たちの場合は液体の粒子とチューブを形成する粒子との接触面積。
液体の毛管現象は、接着性が凝集性よりも大きい場合に高いと言われ、その逆もまた同様である。, したがって、液体の知識は、管の化学組成も知らなければならないので、毛細管作用がいつ起こるかを決定するのに十分ではない。 これら二つは、接触域(管”sの直径)とともに、主変数を構成する。 例えば、薄いガラス管の水は、水分子と管壁の酸素原子との間に形成される水素結合(ガラス=シリカ=SiO2)のために強い接着力を有する。 対照的に、水銀はより強い凝集によって特徴付けられ、したがってその毛細管現象ははるかに低い。,
チューブ内の液体の高さ(h)は、式で与えられます
だから、ここで何が起こっていますか?
接着力力が凝集力および重力の力よりも大きい場合(存在する場合)、液体の分子は管の壁に付着する。 液体の上面が凹状になることを観察します(接触領域における液体の高さは、チューブの中心におけるその高さよりも高い)。, 液体の分子間の凝集力は、表面張力を低下させようとしている(すなわち、液体の上面を平ten化し、したがって凹状状態での表面積の増加を防止する)。 そうすることで、分子は凝集と接着の間の定常状態が達成されるまで(重力成分の有無にかかわらず)上昇し続ける。
これはまた、この現象が細い管でのみ起こる理由を説明します(重力がない場合でも)。, より広い容器では、液体のごく一部分だけ容器の壁が付いている接触に入って来、従って粘着力は僅かであり、ほとんど液体の上昇がありません。
多くの日常現象は毛細管現象の結果であり、以下を含む:
そして最後に興味深いトリビア:
アルバート-アインシュタインの最初の出版された科学論文が毛細管現象を扱うことを知っていましたか? 1901年にドイツ語で出版され、”Folgerungen aus den Capillaritätserscheinungen”(”capillarityの現象から引き出された結論”)というタイトルで出版された。,
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