Публикувано на ref.rf
среда, свързана с кривината на нейната повърхност. Изкривяването на повърхността на течността на границата с газовата фаза възниква в резултат на действието на повърхностното напрежение на течността, има тенденция да намали границата на взаимодействие и да придаде на ограничения обем на течността формата на топка. Тъй като топката има минимална повърхност за даден обем, тази форма съответства на минималната повърхностна енергия на течността, ᴛ.ᴇ. неговото стабилно състояние на равновесие. В случай на достатъчно големи маси течност, ефектът от повърхностното напрежение се компенсира от силата на гравитацията; следователно нисковискозната течност бързо приема формата на съд, в който се излива и се освобождава. повърхността изглежда почти равна.

При липса на гравитация или в случай на много малки маси, течността винаги приема сферична форма (капка), кривината на повърхността на която определя много. свойства на веществото. Поради тази причина капилярните явления са изразени и играят съществена роля в условия на безтегловност, когато течността е фрагментирана в газообразна среда (или газът се пръска в течност) и системи, състоящи се от много капки или мехурчета (емулсии, аерозоли, пени ) се образуват, когато се генерира нова фаза капчици течност при кондензация на пари. парни мехурчета при кипене, кристални ядра. Когато течността влезе в контакт с кондензирани тела (друга течност или твърдо вещество), кривината на интерфейса възниква в резултат на действието на междуфазното напрежение.

В случай на омокряне, например, когато течността влезе в контакт с твърда стена на съд, силите на привличане, действащи между молекулите на твърдото вещество и течността, го принуждават да се издигне по стената на съда, като в резултат на което площта на течната повърхност, съседна на стената, има вдлъбната форма. В тесни канали, например цилиндрични капиляри, се образува вдлъбнат менискус - напълно извита повърхност на течността (фиг. 1).

Фигура: 1. Капилярно издигане във височина з течност, омокряща стените на капиляра с радиус r; q - ъгъл на контакт на омокряне.

Капилярен натиск. Тъй като силите на повърхностното (междуфазното) напрежение са насочени тангенциално към повърхността на течността, кривината на последната води до появата на компонент, насочен към обема на течността. В резултат на това възниква капилярно налягане, чиято стойност Dp е свързана със средния радиус на кривина на повърхността r0 чрез уравнението на Лаплас:

където p1 и p2- налягане в течност 1 и във фаза 2 (газ или течност), s12 - повърхностно (междуфазно) напрежение.

Ако повърхността на течността е вдлъбната (r0 0), знакът на Dp се обръща. Отрицателното капилярно налягане, възникващо в случай на течно овлажняване на стените на капиляра, води до факта, че течността ще се засмуква в капиляра, докато теглото на течната колона е голямо з няма да балансира диференциалното налягане Dp. В състояние на равновесие височината на капилярното издигане се определя по формулата на Юрен:

където r1 и r2 са плътностите на течността 1 и средата 2, g е ускорението на гравитацията, r е радиусът на капиляра, q е контактният ъгъл. Трябва да се каже, че за течности, които не мокрят капилярните стени, cos q 1/2. Той има измерението на дължината и характеризира линейния размер Z. [ и, при което капилярните явления стават значими И така, за вода при 20 ° C a = 0,38 см. При слаба гравитация (g: 0) стойността и се увеличава. На мястото на контакт на частиците капилярната кондензация води до свиване на частиците под действието на намалено налягане Dp 0) p> ps; над вдлъбната (r0 l/2. (5)

Ако q е функция v, тогава л и v свързани с по-сложни зависимости.

Уравнения (4) и (5) се използват за изчисляване на скоростта на импрегниране при обработка на дървесина с антисептици, боядисване на тъкани, нанасяне на катализатори върху порести опори, извличане и дифузионно извличане на ценни компоненти на скалите и др.

В допълнение към описаните състояния на равновесие на течността и нейното движение в порите и капилярите, равновесните състояния на много малки обеми течност, по-специално тънки слоеве и филми, също се отнасят към капилярните явления. Тези капилярни събития често се наричат капилярни събития тип II. Трябва да се каже, че те се характеризират например с зависимостта на повърхностното напрежение на течността от радиуса на капчиците и линейното напрежение. Капилярните явления са изследвани за първи път от Леонардо да Винчи (1561), Б. Паскал (17 век) и Й. Юрен (18 век) при експерименти с капилярни тръби. Теорията за капилярните явления е разработена в трудовете на П. Лаплас (1806), Т. Йънг (1804), А. Ю. Давидов (1851), Дж. В. Гибс (1876), И. С. Громека (1879, 1886). Началото на развитието на теорията за капилярните явления от втория вид е поставено от трудовете на Б. В. Дерягин и Л. М. Щербаков.

Прочетете също

Налягане на Лаплас Разликата в налягането в противоположните страни на повърхността, характеризираща се с два радиуса на кривина R1 и R2 в две перпендикулярни посоки, е свързана с коефициента на повърхностно напрежение s (формулата на Лаплас): Капилярните явления са в. [Прочетете още].

Капилярните явления се състоят в промяна в нивото на течността в тесни тръби (капиляри) в сравнение с нивото на течността в комуникиращите съдове. Използвайки формулата на Лаплас, можете да получите израз за височината на покачване на течността в капиляр: Кривина на повърхността. [Прочетете още].

Сили, възникващи върху извита повърхност на течност. Молекулата е в равновесие, ако тази сила е насочена перпендикулярно на повърхността на течността. Фиг.20.4 При намокряне силата е насочена към стената. Ако течността не намокри стената. [Прочетете още].

Сили, възникващи върху извита повърхност на течност. Молекулата е в равновесие, ако тази сила е насочена перпендикулярно на повърхността на течността. Фигура 20.4 При намокряне силата е насочена към стената. Ако течността не намокри стената. [Прочетете още].

Допълнителното налягане (43) предизвиква промяна в нивото на течността в тесни тръби (капиляри), в резултат на което понякога се нарича капилярно налягане. Съществуването на контактния ъгъл води до изкривяване на повърхността на течността близо до стените на съда. V. [прочети повече].

Обмяната на влага в почвата при растенията се осъществява чрез издигане на вода през най-фините капиляри. Действието на фитили, абсорбирането на влага от бетон и др., Се основава на капилярността. [Прочетете още].

Ако поставите тясна тръба (капилярна) с единия край в течност, излята в широк съд, тогава поради намокряне или не навлажняване на капилярните стени от течността, кривината на течната повърхност в капиляра става значителна. Ако течността навлажни материала на тръбата, тогава. [Прочетете още].