co to jest działanie kapilarne i jak wpływa na nie grawitacja? Ariel & Michal

działanie kapilarne (lub kapilarność) opisuje zdolność cieczy do przepływu przeciw grawitacji w wąskiej przestrzeni, takiej jak cienka rurka.

to spontaniczne powstanie cieczy jest wynikiem dwóch przeciwstawnych sił:

spójności – siły przyciągania pomiędzy podobnymi cząsteczkami lub atomami, w naszym przypadku cząsteczkami lub atomami cieczy., Na przykład woda charakteryzuje się wysoką spójnością, ponieważ każda cząsteczka wody może tworzyć cztery wiązania wodorowe z sąsiednimi cząsteczkami.

adhezja – siły przyciągania pomiędzy odmiennymi cząsteczkami lub atomami, w naszym przypadku powierzchnia kontaktu między cząstkami cieczy a cząstkami tworzącymi rurkę.

kapilarność cieczy jest wysoka, gdy przyczepność jest większa niż spójność i odwrotnie., Dlatego znajomość cieczy nie jest wystarczająca do określenia, kiedy nastąpi działanie kapilarne, ponieważ musimy również znać skład chemiczny rurki. Te dwa, wraz z powierzchnią styku (średnicą rury), składają się na kluczowe zmienne. Na przykład woda w cienkiej szklanej rurce ma silne siły przyczepności dzięki wiązaniom wodorowym, które tworzą się między cząsteczkami wody a atomami tlenu w ściance rurki (szkło = krzemionka = SiO2). Natomiast rtęć charakteryzuje się silniejszą spójnością, a zatem jej kapilarność jest znacznie niższa.,

wysokość (h) cieczy wewnątrz rurki jest podana według wzoru

więc co tu się dzieje?

w przypadku, gdy siły przyczepności są większe niż siły spójności i grawitacji (gdy istnieje), cząsteczki cieczy przylegają do ściany rury. Zauważymy, że górna powierzchnia cieczy staje się wklęsła (wysokość cieczy w obszarze kontaktu jest wyższa niż jej wysokość w środku rury)., Siły spoiste pomiędzy cząsteczkami cieczy „próbują” zmniejszyć napięcie powierzchniowe (tj. spłaszczyć górną powierzchnię cieczy i tym samym zapobiec zwiększonej powierzchni w stanie wklęsłym). W ten sposób cząsteczki wznoszą się aż do osiągnięcia stanu ustalonego między kohezją a adhezją (ze składnikiem grawitacyjnym lub bez niego).

wyjaśnia to również, dlaczego zjawisko to występuje wyłącznie w cienkich rurkach (również przy braku grawitacji)., W większych zbiornikach tylko niewielka część cieczy styka się ze ścianami zbiornika, a więc siły klejenia są znikome i prawie nie ma wzrostu cieczy.

wiele codziennych zjawisk jest wynikiem działania kapilarnego, w tym:

i na koniec ciekawa ciekawostka:

Czy wiesz, że pierwszy opublikowany artykuł naukowy Alberta Einsteina dotyczy działania kapilarnego? Opublikowana w języku niemieckim w 1901 roku, nosiła tytuł Folgerungen aus den Capillaritätserscheinungen („wnioski wyciągnięte ze zjawisk kapilarności”).,