Каппилярность жидкости
Контрольная работа - Физика
Другие контрольные работы по предмету Физика
трубках, узких каналах произвольной формы, пористых телах. Поднятие жидкости происходит в случаях смачивания каналов жидкостями, например воды в стеклянных трубках, песке, грунте и т.п. Понижение жидкости происходит в трубках и каналах, не смачиваемых жидкостью, например ртуть в стеклянной трубке.
Благодаря капиллярности возможны жизнедеятельность животных и растений, различные химические процессы, бытовые явления (например, подъём керосина по фитилю в керосиновой лампе, вытирание рук полотенцем). Капиллярность почвы определяется скоростью, с которой вода поднимается в почве и зависит от размера промежутков между почвенными частицами.
Капиллярами называются тонкие трубки, а также самые тонкие сосуды в организме человека и других животных.
Области применения
Капиллярный эффект используется в неразрушающем контроле (капиллярный контроль или контроль проникающими веществами) для выявления дефектов, имеющих выход на поверхность контролируемого изделия. Позволяет выявлять трещины с раскрытием от 1 мкм, которые не видны невооруженным глазом.
5. Мени?ск (от греч. ??????? - полумесяц) - искривлённая свободная поверхность жидкости в месте её соприкосновения с поверхностью твёрдого тела. Образуется у стенок сосудов, в каналах-порах губчатых тел, пропитанных жидкостью, и т.д.
В тонкой трубке (капилляре) мениск имеет сферическую форму, в достаточно узком зазоре между плоскими пластинами - цилиндрическую. Кривизна мениска определяется соотношением сил межмолекулярного взаимодействия на границе трёх фаз - твёрдого тела, жидкости и газа.
A: Вогнутый мениск. B: Выпуклый мениск.
Жидкость, смачивающая данную поверхность, образует вогнутый мениск, не смачивающая - выпуклый. В первом случае взаимное притяжение молекул жидкости слабее их притяжения молекулами поверхности твёрдого тела. Во втором, наоборот. Давление паров над вогнутым мениском ниже, а над выпуклым выше, чем над плоской поверхностью жидкости. Этим объясняются, например, явление капиллярной конденсации, капиллярное всасывание жидкости в пористые и волокнистые материалы, поднятие или опускание жидкости по тонким трубкам.
6. Капиллярные явления в природе и технике
жидкость натяжение капиллярный смачивание
Капиллярными явлениями называют подъем или опускание жидкости в трубках малого диаметра - капиллярах. Смачивающие жидкости поднимаются по капиллярам, не смачивающие - опускаются.
Подъем жидкости в капилляре продолжается до тех пор, пока сила тяжести действующая на столб жидкости в капилляре, не станет равной по модулю результирующей Fн сил поверхностного натяжения, действующих вдоль границы соприкосновения жидкости с поверхностью капилляра: Fт = Fн, где Fт = mg = ?h?r2g, Fн = ?2?r cos ?.
Отсюда следует:
Искривление поверхности жидкости в узких трубках приводит к кажущемуся нарушению закона сообщающихся сосудов.
Из формулы видно, что высота h тем больше, чем меньше внутренний радиус трубки ч. Подъем воды имеет значительную величину в трубках, внутренний диаметр которых соизмерим с диаметром волоса (или еще меньше); поэтому такие трубки называют капиллярами. Смачивающая жидкость в капиллярах поднимается вверх, а несмачивающая - опускается вниз. Явления, обусловленные втягиванием смачивающих жидкостей в капилляры или выталкиванием несмачивающих жидкостей из капилляров, называются к а пиллярными явлениям и.
Капиллярные явления можно наблюдать не только в трубках, но и в узких щелях. Если опустить в воду две стеклянные пластины так, чтобы между ними образовалась узкая щель, то вода между пластинами поднимется, и тем выше, чем ближе они расположены. Капиллярные явления играют большую роль в природе и технике. Множество мельчайших капилляров имеется в растениях. В деревьях по капиллярам влага из почвы поднимается до вершин деревьев, где через листья испаряется в атмосферу. В почве имеются капилляры, которые тем уже, чем плотнее почва. Вода по этим капиллярам поднимается до поверхности и быстро испаряется, а земля становится сухой. Ранняя весенняя вспашка земли разрушает капилляры, т.е. сохраняет подпочвенную влагу и увеличивает урожай.
В технике капиллярные явления имеют огромное значение, например, в процессах сушки капиллярно-пористых тел и т.п. Большое значение капиллярные явления имеют в строительном деле. Например, чтобы кирпичная стена не сырела, между фундаментом дома и стеной делают прокладку из вещества, в котором нет капилляров. В бумажной промышленности приходится учитывать капиллярность при изготовлении различных сортов бумаги. Например, при изготовлении писчей бумаги ее пропитывают специальным составом, закупоривающим капилляры. В быту капиллярные явления используют в фитилях, в промокательной бумаге, в перьях для подачи чернил и т.п.
Содержание и метод выполнения
Всякая жидкость, освобождённая от действия силы тяжести, принимает свою естественную форму - шарообразную. Падая, капли дождя принимают форму шариков, дробинки - это застывшие капли расплавленного свинца. Искривлённую поверхность жидкости называют мениском. Вода, попавшая на покрытую жиром поверхность, образует шаровидные капли, т.к. не смачивает жир, а по чистому стеклу растекается, т.к. смачивает стекло. Ртуть на стекле также собирается в отдельные капли, а на цинковой пластинке растекается.
В работе предлагается рассмотреть поверхности жидкостей при взаимодействии с разли