Wat is capillaire werking en hoe wordt deze beïnvloed door zwaartekracht? Ariel & Michal

capillaire werking (of capillariteit) beschrijft het vermogen van een vloeistof om te stromen tegen de zwaartekracht in een smalle ruimte, zoals een dunne buis.

deze spontane stijging van een vloeistof is het resultaat van twee tegengestelde krachten:

cohesie – de aantrekkelijke krachten tussen soortgelijke moleculen of atomen, in ons geval de moleculen of atomen van de vloeistof., Water, bijvoorbeeld, wordt gekenmerkt door een hoge samenhang, omdat elk watermolecuul vier waterstofbindingen kan vormen met naburige moleculen.

adhesie – de aantrekkelijke krachten tussen ongelijksoortige moleculen of atomen, in ons geval het contactgebied tussen de deeltjes van de vloeistof en de deeltjes die de buis vormen.

de capillariteit van de vloeistof zou hoog zijn wanneer de hechting groter is dan cohesie, en omgekeerd., Daarom is kennis van de vloeistof niet voldoende om te bepalen wanneer capillaire werking zal optreden, omdat we ook de chemische samenstelling van de buis moeten kennen. Deze twee vormen samen met het contactoppervlak (de diameter van de buis) de belangrijkste variabelen. Water in een dunne glazen buis heeft bijvoorbeeld sterke houdkrachten door de waterstofbruggen die zich vormen tussen de watermoleculen en de zuurstofatomen in de buiswand (glas = silica = SiO2). Mercurius wordt daarentegen gekenmerkt door een sterkere samenhang, waardoor zijn capillariteit veel lager is.,

de hoogte (H) van een vloeistof in een buis wordt gegeven door de formule

dus wat gebeurt hier?

indien de hechtkrachten groter zijn dan die van cohesie en zwaartekracht (indien aanwezig), klampen de moleculen van de vloeistof zich vast aan de wand van de buis. We zullen opmerken dat het bovenoppervlak van de vloeistof concaaf wordt (de hoogte van de vloeistof op het contactgebied is hoger dan de hoogte in het midden van de buis)., De samenhangende krachten tussen de moleculen van de vloeistof “proberen” om de oppervlaktespanning te verminderen (dat wil zeggen om het bovenoppervlak van de vloeistof af te vlakken en zo de toegenomen oppervlakte in de concave toestand te voorkomen). Daarbij blijven de moleculen omhoog klimmen tot een stabiele toestand tussen cohesie en adhesie wordt bereikt (met of zonder de zwaartekrachtcomponent).

Dit verklaart ook waarom dit verschijnsel uitsluitend voorkomt in dunne buizen (ook bij afwezigheid van zwaartekracht)., In bredere vaten komt slechts een klein deel van de vloeistof in contact met de vaatwanden, waardoor de houdkracht verwaarloosbaar is en de vloeistof nauwelijks stijgt.

veel alledaagse verschijnselen zijn het gevolg van capillaire werking, waaronder:

en tot slot een interessant stukje trivia:

wist u dat Albert Einstein ‘ s eerste wetenschappelijke artikel gaat over capillaire actie? Het werd in 1901 in het Duits gepubliceerd onder de titel Folgerungen aus den Capillaritätserscheinungen (“conclusies getrokken uit het fenomeen capillariteit”).,

overgenomen uit Wikipedia