İnsan həyatında islanma və kapilyar hərəkət. Kapilyar hadisələr (fizika)

Səth gərginliyini eksperimental olaraq müəyyən etmək nisbətən asandır. Səth gərginliyini təyin etmək üçün statik, yarı statik və dinamik olaraq bölünən müxtəlif üsullar mövcuddur. Statik üsullar faza interfeysinin əyriliyi ilə əlaqəli kapilyar hadisələrə əsaslanır.

Fazalar arasında səth əyriliyinin görünüşü ilə bədənin daxili təzyiqi dəyişir və əlavə (kapilyar) Laplas təzyiqi yaranır. R, düz səthin daxili təzyiq xarakteristikasını artıra və ya azalda bilər. Bu əlavə təzyiq səthə perpendikulyar olan əyrilik mərkəzinə yönəldilmiş səthi gərginlik qüvvələrinin nəticəsi kimi təqdim edilə bilər. Əyrilik müsbət və mənfi ola bilər (Şəkil 2.2).

düyü. 2.2. Müsbət (a) və mənfi olan bir səth üçün əlavə təzyiqin formalaşması sxemi (b)əyrilik

Mayenin həcmində dəyişiklik səth enerjisinin kortəbii azalması və onun mayeyə çevrilməsi nəticəsində baş verir. mexaniki enerji bədən həcmində dəyişikliklər. Bundan əlavə, (2.2) tənliyində Helmholtz enerjisi üçün sabit T,n,q yalnız iki şərt nəzərə alınmalıdır dF = -pdV + ods. Tarazlıqda dF = 0, belə ki pdV = ods. Bu ifadədə p = P- düz və əyri səthləri olan cismin təzyiqi arasındakı təzyiq fərqinə bərabər əlavə təzyiq (Lapplace təzyiqi). (AR):

Nisbətə səthin əyriliyi deyilir.

Sferik səth üçün. Bu ifadənin əvəz edilməsi

əlavə təzyiq tənliyinə daxil olaraq Laplas tənliyini əldə edirik:

hansında G- əyrilik radiusu; - əyrilik və ya dispersiya (şəkil 2.3).

Səthi varsa düzensiz forma, orta əyrilik ideyasından istifadə edin və Laplas tənliyi formaya malikdir

burada Gr /*2 əyriliyin əsas radiuslarıdır.

düyü. 2.3. Islatma zamanı mayenin kapilyar yüksəlməsi (a) və islanmaması (O) kapilyar divarlar

Səthi gərginlik üçün Laplas tənliyi səthin mütənasibliyini göstərən formada yenidən yazıla bilər.

kapilyar radiusda gərginlik G və təzyiq R, mayeyə batırılmış bir kapilyardan qaz qabarcığının çıxdığı. Rebinderin səthi gərilmənin eksperimental təyini metodu məhz bu mütənasibliyə əsaslanır.

Rehbinder metodu qaz qabarcığının mayeyə batırılmış kapilyardan çıxdığı təzyiqi ölçür. Baloncuğun keçdiyi anda ölçülən təzyiq kapilyar təzyiqə, səthin əyrilik radiusu isə kapilyarın radiusuna bərabər olacaqdır. Təcrübədə kapilyarın radiusunu ölçmək demək olar ki, qeyri-mümkündür, ona görə də nisbi ölçmələr aparılır: səthi gərginliyi məlum olan mayedən (bu maye standart adlanır) keçən qaz qabarcındakı təzyiq müəyyən edilir və sonra təzyiq müəyyən edilir. R aşkar edilə bilən səthi gərginliyi olan mayedən keçən qaz qabarcığında. Distillə edilmiş su adətən standart maye kimi istifadə olunur və dəqiq ölçmələr üçün ikiqat distillədən istifadə olunur.

Standart mayenin səthi gərginliyinin ondan keçən qabarcıqdakı təzyiqə nisbəti sabit adlanır

kapilyar Məlum səth gərginliyi ilə

(t 0 və ölçülmüş təzyiqlər və R standart və sınaq mayesi üçün sonuncunun səthi gərginliyi bu metodun əsas hesablama düsturu ilə müəyyən edilir:

Əgər qiymət yüksək dəqiqliklə məlumdursa, o zaman təyin olunan mayenin səthi gərginliyi də dəqiq olacaqdır. Rebinder metodu 0,01 mJ/m 2-ə qədər səth gərginliyinin təyin edilməsində dəqiqlik verir.

Qaldırma üsulundan istifadə edərkən mayenin kapilyarda qalxma (və ya düşmə) hündürlüyü ölçülür və cc səthi gərginliyi məlum olan standart mayenin qalxma hündürlüyü ilə müqayisə edilir (şək. 2.4).

düyü. 2.4.

Kapilyar qalxmanın səbəbi odur ki, kapilyarın divarlarını isladan maye səthdə müəyyən əyrilik əmələ gətirir və nəticədə yaranan Laplas kapilyar təzyiqi maye sütununun çəkisi təsir edən qüvvəni tarazlayana qədər mayeni kapilyarda qaldırır. Kapilyarda mayenin artması maye səthinin əyriliyi mənfi olduqda müşahidə olunur. Konkav menisküsü ilə Laplas təzyiqi mayeni uzatmağa meyllidir və onu qaldırır. Əksinə, əgər səthin əyriliyi müsbət olarsa (qabarıq menisk), onda əlavə təzyiq mayeni sıxmağa meyllidir və onun kapilyarda enməsi müşahidə olunur ki, bu da mənfi kapilyar yüksəliş adlanır. Bənzər bir fenomen, kapilyar divarların maye ilə ıslanmadığı hallar üçün xarakterikdir (məsələn, şüşə-civə sistemində).

Fig tərəfindən mühakimə olunur. 2.4. islanma səthin həndəsəsinə təsir edir və r əyrilik radiusudursa, kapilyarın özünün radiusudur. R münasibəti ilə bağlıdır

Harada V- təmas bucağı (kapilyarların divarları maye ilə nəmləndikdə kəskin). Son münasibətdən belə çıxır

Bu əlaqəni (2.4) tənliyində əvəz edərək əldə edirik

Nəzərə alsaq ki, tənlikdə maye sütununun təzyiqi pdV = ods kimi hündürlüyü ilə bağlıdır mgh = V(p-p^)gh, nisbətini əldə edə bilərsiniz və sonra Jurin düsturu:

Harada h- kapilyarda mayenin qalxma hündürlüyü; r- mayenin sıxlığı; ps- onun doymuş buxarının sıxlığı; g- sərbəst düşmə sürətlənməsi.

Bu şərtlə ki, mayenin sıxlığı r və onun doymuş buxar sıxlığı ps müqayisə olunmaz (səh » səh s) səthi gərilmə üçün yazıla bilər

Daha sadələşdirilmiş düstur həmçinin damar divarlarının maye ilə tam islanmasını nəzərdə tutur (cos V = 1):

^ _ 2(7

gR(p-Ps)"

Metoddan praktikada istifadə edilərkən, düsturdan istifadə edərək səthi gərginlik hesablanır

harada və h- standart və sınaq mayelərinin kapilyarında qalxma hündürlüyü; r^i r- onların sıxlığı.

Bu üsul cos şərti altında dəqiq metod kimi istifadə edilə bilər in - const, daha yaxşı V= 0°, olmayan bir çox maye üçün məqbuldur əlavə şərtlər. Təcrübədə maye ilə yaxşı islanan nazik kapilyarlardan istifadə etmək lazımdır. Kapilyar yüksəlmə üsulu, həmçinin 0,01-0,1 mJ/m-ə qədər səthi gərginliyin müəyyən edilməsində yüksək dəqiqliyi təmin edə bilər.

Əgər siz samandan kokteyl və ya başqa içkilər içməyi xoşlayırsınızsa, yəqin ki, onun bir ucunu mayeyə batırdığınız zaman onun içindəki içkinin səviyyəsinin stəkan və ya stəkandakından bir qədər yüksək olduğunu görmüsünüz. Bu niyə baş verir? Adətən insanlar bu barədə düşünmürlər. Lakin fiziklər çoxdan belə hadisələri yaxşı öyrənə biliblər və hətta onlara öz adlarını - kapilyar hadisələri də qoyublar. Bunun niyə baş verdiyini və bu fenomenin necə izah edildiyini öyrənmək üçün növbəmiz gəldi.

Kapilyar hadisələr niyə baş verir?

Təbiətdə baş verən hər şeyin ağlabatan izahı var. Əgər maye islanırsa (məsələn, plastik borudakı su) borunu yuxarı qaldıracaq və nəmlənməsə (məsələn, şüşə kolbadakı civə) aşağı enəcəkdir. Üstəlik, belə bir kapilyarın radiusu nə qədər kiçik olsa, mayenin hündürlüyü bir o qədər yüksək olar və ya düşər. Bu cür kapilyar hadisələri nə izah edir? Fizika deyir ki, onlar qüvvələrin təsiri nəticəsində yaranır, əgər bir kapilyardakı mayenin səth təbəqəsinə diqqətlə baxsanız, onun formasının bir növ dairə olduğunu görəcəksiniz. Onun sərhədi boyunca borunun divarlarına sözdə səthi gərginlik təsir edir. Üstəlik, islanan maye üçün onun istiqamət vektoru aşağıya, islanmayan maye üçün isə yuxarıya doğru yönəldilir.

Üçüncüsünə görə, istər-istəməz ona bərabər olan əks təzyiqə səbəb olur. Dar bir borudakı mayenin qalxmasına və ya düşməsinə səbəb olan budur. Bu, hər cür kapilyar hadisələri izah edir. Bununla belə, yəqin ki, bir çox insanın məntiqli sualı var: “Mayenin qalxması və ya azalması nə vaxt dayanacaq?”. Bu, cazibə qüvvəsi və ya Arximed qüvvəsi mayenin borudan keçməsinə səbəb olan qüvvəni tarazlaşdırdıqda baş verəcəkdir.

Kapilyar hadisələrdən necə istifadə etmək olar?

Demək olar ki, hər bir tələbə dəftərxana ləvazimatlarının istehsalında geniş yayılmış bu fenomenin tətbiqlərindən biri ilə tanışdır. Yəqin ki, siz artıq təxmin etdiniz ki, söhbət gedir

Onun dizaynı demək olar ki, hər hansı bir mövqedə yazmağa imkan verir və kağızdakı nazik və aydın işarə çoxdan bu maddəni yazı qardaşlığı arasında çox məşhur etmişdir. da geniş istifadə olunur kənd təsərrüfatı hərəkəti tənzimləmək və torpaqda nəm saxlamaq üçün. Bildiyiniz kimi, bitkilərin becərildiyi torpaq boş bir quruluşa malikdir, onun ayrı-ayrı hissəcikləri arasında dar boşluqlar var. Əslində bunlar kapilyarlardan başqa bir şey deyil. Onların vasitəsilə su kök sisteminə axır və bitkiləri lazımi nəm və faydalı duzlarla təmin edir. Lakin bu yollar boyunca torpaq suyu da qalxır və kifayət qədər tez buxarlanır. Bu prosesin qarşısını almaq üçün kapilyarları məhv etmək lazımdır. Torpağın boşaldılmasının səbəbi budur. Kapilyarlar vasitəsilə suyun hərəkətini artırmaq lazım olduqda bəzən əks vəziyyət yaranır. Bu vəziyyətdə, torpaq yuvarlanır və buna görə dar kanalların sayı artır. Gündəlik həyatda kapilyar hadisələr müxtəlif şəraitdə istifadə olunur. Blotting kağızının, dəsmalların və salfetlərin istifadəsi, texnologiyada və fitillərin istifadəsi - bütün bunlar onların tərkibində dar uzun kanalların olması səbəbindən mümkündür.

“43 nömrəli lisey” bələdiyyə təhsil müəssisəsi

(təbii və texniki)

KAPILLAR HADİSƏLƏR
Rojkov Dmitri

Saransk

2013
Mündəricat

Ədəbiyyat icmalı 3

Mayelərin xassələri. Səthi gərginlik 3

Yayla Təcrübəsi 6

Islanma və islanmama hadisələri. Kənar bucağı. 7

Təbiətdə və texnologiyada kapilyar hadisələr 8

Qan damarları 10

Köpük insanın xidmətində 11

Praktiki hissə 11

“Müxtəlif məsaməli kağız nümunələrinin kapilyar xassələrinin tədqiqi” 11

Nəticələr və nəticələr 13

Biblioqrafiya 13

Ədəbiyyat icmalı

Kapilyar hadisələr bir-birinə qarışmayan mühitlər arasında səthi gərginlik nəticəsində yaranan fiziki hadisələrdir. Belə hadisələrə adətən maye mühitdə onların səthinin başqa bir maye, qaz və ya öz buxarına bitişik əyriliyi nəticəsində yaranan hadisələr daxildir.

Kapilyar hadisələr molekullararası qarşılıqlı təsir qüvvələrinin və xarici qüvvələrin (ilk növbədə cazibə qüvvəsi) təsiri altında mayenin səthinin tarazlığının və hərəkətinin müxtəlif hallarını əhatə edir. Ən sadə halda, xarici qüvvələr olmadıqda və ya kompensasiya edildikdə, mayenin səthi həmişə əyri olur. Beləliklə, çəkisizlik şəraitində digər cisimlərlə təmasda olmayan məhdud həcmli maye səthi gərginliyin təsiri altında top şəklini alır. Bu forma mayenin sabit tarazlığına uyğundur, çünki top müəyyən bir həcm üçün minimum səth sahəsinə malikdir və buna görə də bu vəziyyətdə mayenin səth enerjisi minimaldır. Maye eyni sıxlıqda başqa bir mayedə olarsa, kürə şəklini də alır (cazibə qüvvəsinin təsiri Arximed üzmə qüvvəsi ilə kompensasiya olunur).

Çoxlu kiçik damcı və ya qabarcıqlardan (emulsiyalar, maye aerozollar, köpüklər) ibarət sistemlərin xassələri və onların əmələ gəlmə şərtləri əsasən hissəciklərin səthinin əyriliyi, yəni kapilyar hadisələrlə müəyyən edilir. Yeni fazanın yaranmasında kapilyar hadisələr də eyni dərəcədə mühüm rol oynayır: buxarların kondensasiyası zamanı maye damcıları, mayelərin qaynadılması zamanı buxar qabarcıqları və kristallaşma zamanı bərk fazanın nüvələri.

Bir maye bərk cisimlərlə təmasda olduqda, onun səthinin formasına maye və bərk cisim molekullarının qarşılıqlı təsiri nəticəsində yaranan islanma hadisələri əhəmiyyətli dərəcədə təsirlənir.

Kapilyar udma bitkilərin su təchizatında və torpaqlarda və digər məsaməli cisimlərdə nəmin hərəkətində mühüm rol oynayır. Müxtəlif materialların kapilyar hopdurulması kimyəvi texnologiya proseslərində geniş istifadə olunur.

Xarici qüvvələrin təsiri altında mayenin sərbəst səthinin əyriliyi sözdə kapilyar dalğaların (“mayenin səthində dalğalar”) olmasına səbəb olur. Maye interfeyslərinin hərəkəti zamanı kapilyar hadisələr fiziki-kimyəvi hidrodinamika ilə nəzərdən keçirilir.

Kapilyar hadisələri ilk dəfə Leonardo da Vinçi, B.Paskal (17-ci əsr) və C.Jurin (Djurin, 18-ci əsr) kapilyar borularla apardıqları təcrübələrdə kəşf etmiş və tədqiq etmişlər. Kapilyar hadisələrin nəzəriyyəsi P.Laplasın (1806), T.Yanqın (Yanq, 1805), J.V. Gibbsin (1875) və İ.S. Qromeki (1879, 1886).

Mayelərin xassələri. Səthi gərginlik

Maye vəziyyətdə olan maddənin molekulları demək olar ki, bir-birinə yaxın yerləşir. Molekulların kristalın bütün həcmi boyunca nizamlı strukturlar əmələ gətirdiyi və sabit mərkəzlər ətrafında istilik vibrasiyası həyata keçirə bildiyi bərk kristal cisimlərdən fərqli olaraq, maye molekulları daha çox sərbəstliyə malikdir. Bir mayenin hər bir molekulu, bərk cisimdə olduğu kimi, qonşu molekullar tərəfindən hər tərəfdən “sandviçlənir” və müəyyən bir tarazlıq mövqeyi ətrafında istilik vibrasiyasına məruz qalır. Bununla belə, zaman-zaman istənilən molekul yaxınlıqdakı boş yerə hərəkət edə bilər. Mayelərdə belə sıçrayışlar olduqca tez-tez baş verir; buna görə də molekullar kristallarda olduğu kimi xüsusi mərkəzlərə bağlı deyillər və mayenin bütün həcmi boyunca hərəkət edə bilirlər. Bu, mayelərin axıcılığını izah edir. Yaxın yerləşmiş molekullar arasında güclü qarşılıqlı təsir sayəsində onlar bir neçə molekuldan ibarət yerli (qeyri-sabit) sifarişli qruplar yarada bilirlər. Bu fenomen qısa məsafəli nizam adlanır (şək. 1).

Molekulların sıx qablaşdırılmasına görə, mayelərin sıxılma qabiliyyəti, yəni təzyiqin dəyişməsi ilə həcmdə dəyişiklik çox azdır; qazlardan on və yüz minlərlə dəfə azdır.

Mayelər, bərk maddələr kimi, temperaturun dəyişməsi ilə öz həcmini dəyişir. Çox böyük olmayan temperatur intervalları üçün həcmin nisbi dəyişməsi ΔV/V 0 temperaturun dəyişməsi ΔT ilə mütənasibdir:

β əmsalı həcmli genişlənmənin temperatur əmsalı adlanır. Suyun termal genişlənməsi Yerdəki həyat üçün maraqlı və əhəmiyyətli bir anomaliyaya malikdir. 4°C-dən aşağı temperaturda su genişlənir. Suyun maksimum sıxlığı ρ in = 10 3 kq/m3 4°C temperaturda olur.

Su donduqda genişlənir, buna görə də buz donan su hövzəsinin səthində üzən qalır. Buzun altındakı donmuş suyun temperaturu 0°C-dir. Suyun daha sıx təbəqələrində, anbarın dibində temperatur təxminən 4 °C-dir. Bunun sayəsində donan su anbarlarının suyunda həyat mövcud ola bilər.

Mayelərin ən maraqlı xüsusiyyəti sərbəst səthin olmasıdır. Maye, qazlardan fərqli olaraq, töküldüyü qabın bütün həcmini doldurmur. Maye ilə qaz (yaxud buxar) arasında mayenin qalan hissəsi ilə müqayisədə xüsusi şəraitdə olan bir interfeys yaranır. Mayenin sərhəd qatındakı molekullar, onun dərinliyindəki molekullardan fərqli olaraq, hər tərəfdən eyni mayenin digər molekulları ilə əhatə olunmur. Qonşu molekullardan gələn mayenin içərisindəki molekullardan birinə təsir edən molekullararası qarşılıqlı təsir qüvvələri orta hesabla qarşılıqlı kompensasiya olunur. Sərhəd qatındakı hər hansı molekul mayenin içərisində yerləşən molekullar tərəfindən cəlb olunur (qaz (və ya buxar) molekullarından verilən maye molekuluna təsir edən qüvvələr nəzərə alına bilər). Nəticədə, mayenin dərinliyinə yönəldilmiş müəyyən bir nəticə qüvvəsi meydana çıxır (şəkil 2).

Şəkil 2

Bir molekul səthdən mayeyə doğru hərəkət edərsə, molekullararası qarşılıqlı təsir qüvvələri müsbət iş görəcəkdir. Əksinə, müəyyən sayda molekulu mayenin dərinliyindən səthə çəkmək üçün (yəni mayenin səthini artırmaq üçün) xarici qüvvələrin müsbət işini sərf etmək lazımdır ΔA xarici, səth sahəsinin dəyişməsi ΔS ilə mütənasibdir:
ΔA xarici = σΔS.
σ əmsalı səthi gərilmə əmsalı adlanır (σ > 0). Beləliklə, səthi gərginlik əmsalı sabit temperaturda mayenin səthini bir vahid artırmaq üçün tələb olunan işə bərabərdir.

SI-də səthi gərilmə əmsalı hər kvadrat metrə joul (J/m2) və ya metrə nyuton (1 N/m = 1 J/m2) ilə ölçülür.

Nəticədə, mayenin səth təbəqəsinin molekulları mayenin içindəki molekullarla müqayisədə artıq potensial enerjiyə malikdir. Maye səthinin potensial enerjisi E p onun sahəsinə mütənasibdir:
E səh = A xarici = σS.
Mexanikadan məlumdur ki, sistemin tarazlıq halları onun potensial enerjisinin minimum dəyərinə uyğundur. Buradan belə çıxır ki, mayenin sərbəst səthi onun sahəsini azaltmağa meyllidir. Bu səbəbdən mayenin sərbəst damcısı sferik forma alır (şək. 3).
.

şək.3
Maye özünü elə aparır ki, sanki onun səthinə tangensial təsir göstərən qüvvələr bu səthi daralır (çəkir). Bu qüvvələrə səthi gərilmə qüvvələri deyilir.

Səthi gərilmə qüvvələrinin olması mayenin səthini elastik uzanmış filmə bənzədir, yeganə fərq, filmdəki elastik qüvvələrin onun səth sahəsindən (yəni filmin necə deformasiya olunduğundan) və səthi gərginliyindən asılı olmasıdır. qüvvələr mayelərin səth sahəsindən asılı deyil.

Hər hansı bir sistem kortəbii olaraq potensial enerjisinin minimal olduğu vəziyyətə keçdiyindən, maye kortəbii olaraq sərbəst səth sahəsinin ən kiçik dəyərə malik olduğu vəziyyətə çevrilməlidir. Bunu aşağıdakı təcrübədən istifadə etməklə göstərmək olar.

P hərfi şəklində əyilmiş telə daşınan çarpaz element əlavə olunur (şəkil 4). Beləliklə əldə edilən çərçivə sabunlu bir filmlə örtülür, çərçivəni sabun məhluluna endirir. Çərçivəni məhluldan çıxardıqdan sonra çarx yuxarıya doğru hərəkət edir, yəni molekulyar qüvvələr əslində mayenin sərbəst səth sahəsini azaldır.

Şəkil 4
Eyni həcm üçün kürə ən kiçik səth sahəsinə malik olduğundan, çəkisizlik vəziyyətində olan maye kürə şəklini alır. Eyni səbəbdən mayenin kiçik damcıları sferik formaya malikdir. Müxtəlif çərçivələrdəki sabun filmlərinin forması həmişə mayenin ən kiçik sərbəst səth sahəsinə uyğun gəlir.

Yayla təcrübəsi

İstənilən mayenin təbii forması kürədir. Tipik olaraq, qravitasiya mayenin bu formanı almasına mane olur və maye qab yoxdursa ya nazik təbəqə ilə yayılır, ya da qabın formasını alır. Eyni sıxlığa malik başqa bir mayenin içərisində olduqda, maye təbii, sferik forma alır.

Şəkil 5
Zeytun yağı suda üzür, lakin spirtdə batır. Yağın tarazlıqda olacağı su və spirt qarışığı hazırlaya bilərsiniz. Bir şüşə boru və ya şpris istifadə edərək, bu qarışığa bir az zeytun yağı daxil edin: yağ maye içərisində hərəkətsiz qalacaq bir sferik damcıya yığılacaq. Əgər neft topunun mərkəzindən naqili keçirib onu fırlasanız, yağ kürəsi düzləşməyə başlayır və sonra bir neçə saniyədən sonra ondan kiçik sferik yağ damcılarının halqası ayrılır. Bu təcrübə ilk dəfə belçikalı fizik Plato tərəfindən aparılmışdır.

Nəhəng miqyasda bu hadisəni ulduzumuzda, Günəşdə və nəhəng planetlərdə müşahidə etmək olar. Bu göy cisimləri öz oxu ətrafında çox sürətlə fırlanır. Bu fırlanma nəticəsində cisimlər qütblərdə çox güclü sıxılır.

Şəkil 6

Islanma və islanmama hadisələri. Kənar bucağı.

Təbiətdə və texnologiyada islanan və islanmayan - kapilyar hadisələr geniş yayılmışdır. Onlar hər ikisində vacibdir gündəlik həyat, və ən mühüm elmi-texniki problemlərin həlli üçün. Bu məsələlərlə bağlı biliklər bir çox suallara cavab verməyə imkan verir. Məsələn, kapilyar hadisələrin bitki örtüyünün kök sistemi tərəfindən torpaqdan qida maddələrinin və rütubətin sorulmasına imkan verdiyi, canlı orqanizmlərdə qan dövranının kapilyar hadisəyə əsaslandığı, flotasiya nədir və harada istifadə olunur, bəzi bərk maddələr niyə yaxşı olur? maye ilə isladılmış, digərləri zəif və s.

Şüşə çubuğu civəyə batırıb çıxarsanız, üzərində civə olmayacaq. Əgər bu çubuğu suya qoysanız, onu çıxardıqdan sonra ucunda bir damcı su qalacaq. Bu təcrübə göstərir ki, civə molekulları bir-birinə şüşə molekullara nisbətən daha güclü, su molekulları isə şüşə molekullarına nisbətən bir-birinə daha az cəlb olunur.

Əgər mayenin molekulları bir-birinə bərk cismin molekullarından daha az cəlb olunursa, maye adlanır. islatma bu maddə. Məsələn, su təmiz şüşəni isladır, lakin parafini islatmır. Əgər mayenin molekulları bərk maddənin molekullarına nisbətən bir-birinə daha güclü cəlb olunursa, maye bu maddənin islanmaması adlanır. Merkuri şüşəni islatmır, lakin saf mis və sinki isladır.

Hansısa bərk maddədən ibarət üfüqi düz boşqab qoyaq və onun üzərinə tədqiq olunan mayeni alaq. Sonra düşmə ya Şəkil 7-də göstərildiyi kimi yerləşəcək( A) və ya Şəkildə göstərildiyi kimi. 7( b).

a) b)

Şəkil 7.
Birinci halda, maye islanır möhkəm, amma ikincidə - yox. 5-ci şəkildə işarələnmiş θ bucağı adlanır təmas bucağı. Təmas bucağı bərk cismin düz səthindən və mayenin sərbəst səthinə toxunan müstəvidən əmələ gəlir, burada onların sərhədi olur. möhkəm, maye və qaz; Kontakt bucağının içərisində həmişə maye var. Nəmləndirici mayelər üçün təmas bucağı kəskin, islatmayan mayelər üçün isə kütdür. Cazibə qüvvəsinin təmas bucağını təhrif etməməsi üçün düşmə mümkün qədər kiçik olmalıdır.

Bərk səth şaquli vəziyyətdə olduqda təmas bucağı θ saxlandığından, onun töküldüyü qabın kənarlarında olan islatma mayesi qalxır, islanmayan maye isə batır.

Tam islatma ilə θ = 0, cos θ = 1.

Şəkil 8

Təbiətdə və texnologiyada kapilyar hadisələr

Kapilyardakı mayenin qalxması, kapilyardakı mayenin sütununa təsir edən cazibə qüvvəsi, mayenin kapilyar səthi ilə təmas sərhəddi boyunca təsir edən F n səthi gərginlik qüvvələrinin böyüklüyünə bərabər olana qədər davam edir. : F t = F n, burada F t = mg = ρhπr 2 g, F n = σ2πr cos θ.

Bundan belə çıxır:

Dar borularda maye səthinin əyriliyi əlaqə gəmiləri qanununun açıq şəkildə pozulmasına səbəb olur.

Formuldan aydın olur ki, hündürlük h nə qədər böyükdürsə, borunun daxili radiusu bir o qədər kiçikdir r. Daxili diametri saçın diametri ilə müqayisə edilə bilən (və ya daha az) borularda suyun yüksəlməsi əhəmiyyətlidir; Buna görə də, belə borulara kapilyarlar deyilir (yunanca "capillaris" - tüklü, nazik). Kapilyarlarda nəmləndirici maye yuxarı qalxır (şək. 9, a), islanmayan maye isə aşağı düşür (şək. 9, a). b).

Şəkil 9

Kapilyar hadisələr yalnız borularda deyil, dar yarıqlarda da müşahidə edilə bilər. İki şüşə boşqabı suya endirsəniz, aralarında dar bir boşluq yaranarsa, boşqablar arasındakı su yüksələcək və onlar nə qədər yaxın olsalar, bir o qədər yüksək olacaqlar. Kapilyar hadisələr təbiətdə və texnologiyada mühüm rol oynayır. Bitkilərdə çox sayda kiçik kapilyar var. Ağaclarda, kapilyarlar vasitəsilə torpaqdan gələn nəm ağacların zirvələrinə qalxır və burada yarpaqlar vasitəsilə atmosferə buxarlanır. Torpağın kapilyarları var, torpaq nə qədər sıx olarsa, onlar daha dardır. Bu kapilyarlar vasitəsilə su səthə qalxır və tez buxarlanır və yer quruyur. Torpağın erkən yazda şumlanması kapilyarları məhv edir, yəni yeraltı rütubəti qoruyur və məhsuldarlığı artırır.

Texnologiyada kapilyar hadisələrin böyük əhəmiyyəti var, məsələn, kapilyar-məsaməli cisimlərin qurudulması proseslərində və s. Böyük dəyər kapilyar hadisələr tikinti sənayesində baş verir. Məsələn, kərpic divarının nəmlənməsinin qarşısını almaq üçün evin təməli ilə divar arasında kapilyar olmayan bir maddədən bir conta hazırlanır. Kağız sənayesində müxtəlif dərəcəli kağızlar istehsal edilərkən kapilyarlıq nəzərə alınmalıdır. Məsələn, yazı kağızı hazırlayarkən, kapilyarları bağlayan xüsusi bir birləşmə ilə hopdurulur. Gündəlik həyatda kapilyar hadisələr fitillərdə, ləkə kağızında, mürəkkəb vermək üçün qələmlərdə və s.

Bitki və heyvan toxumalarının əksəriyyətinə çoxlu sayda kapilyar damarlar daxil olur. Məhz kapilyarlarda orqanizmin tənəffüsü və qidalanması ilə bağlı əsas proseslər baş verir, həyatın bütün mürəkkəb kimyası diffuziya hadisələri ilə sıx bağlıdır. Ağac gövdələrinə, budaqlarına və bitki gövdələrinə çoxlu sayda kapilyar borular daxil olur, onların vasitəsilə qida maddələri ən yuxarı yarpaqlara qalxır. Bitkilərin kök sistemi ən incə kapilyar saplarda bitir. Torpağın özü, kök üçün qidalanma mənbəyi, strukturdan və emaldan asılı olaraq, tərkibində həll olunan maddələrlə suyun səthə daha sürətli və ya daha yavaş qalxdığı bir sıra kapilyar borular kimi təmsil oluna bilər. Diametri nə qədər kiçik olsa, kapilyarlarda mayenin qalxma hündürlüyü bir o qədər çox olar. Buradan aydın olur ki, rütubəti qorumaq üçün torpağı qazmaq, qurutmaq üçün isə onu sıxlaşdırmaq lazımdır.

Təbiətdə səth hadisələrinin rolu müxtəlifdir. Məsələn, suyun səth təbəqəsi hərəkət edərkən bir çox orqanizmə dəstək verir. Bu hərəkət forması kiçik həşəratlarda və araknidlərdə olur. Ən məşhurları, yalnız geniş yerləşmiş ayaqlarının son seqmentləri ilə suyun üzərində dayanan su çubuqlarıdır. Mumlu bir örtüklə örtülmüş ayaq su ilə nəmlənmir, suyun səth təbəqəsi ayağın təzyiqi altında əyilir, kiçik bir depressiya meydana gətirir. Bəzi növlərin sahil hörümçəkləri də oxşar şəkildə hərəkət edir, lakin ayaqları su çubuqları kimi suyun səthinə paralel deyil, ona düz bucaq altında yerləşir.

Suda yaşayan, lakin qəlpələri olmayan bəzi heyvanlar tənəffüs orqanlarını əhatə edən islanmayan tüklərin köməyi ilə suyun səth təbəqəsinə aşağıdan asılır. Bu texnika ağcaqanad sürfələri (malyariya da daxil olmaqla) tərəfindən "istifadə olunur".

Su quşlarının tükləri və tükləri həmişə xüsusi bezlərin yağlı ifrazatları ilə zəngin şəkildə yağlanır ki, bu da onların suya davamlılığını izah edir. Ördəyin lələkləri arasında qalan və su ilə yerdəyişməyən qalın hava təbəqəsi ördəyi nəinki istilik itkisindən qoruyur, həm də xilasetmə kəməri kimi fəaliyyət göstərərək onun üzmə qabiliyyətini xeyli artırır.

Yarpaqlardakı mumlu örtük, stomata adlanan daşqının qarşısını alır, bu da bitkilərin düzgün tənəffüsünün pozulmasına səbəb ola bilər. Eyni mumlu örtüyün olması samanlı damın, ot tayalarının və s.-nin suya davamlılığını izah edir.

Fotosintez də daxil olmaqla suya daim ehtiyac duyulan əsas nəm istehlak edən orqan kökdən uzaqda yerləşən yarpaqdır. Bundan əlavə, yarpaq su buxarı ilə "doymaq" üçün tez-tez suyu "aparan" hava ilə əhatə olunmuşdur. Bir ziddiyyət yaranır: yarpağın daim suya ehtiyacı var, ancaq onu daim itirir və kökdən qurtulmağa qarşı olmasa da, daim artıq su var. Bu problemin həlli göz qabağındadır: artıq suyu kökdən yarpaqlara vurmaq lazımdır. Belə bir su təchizatı sisteminin rolu kök tərəfindən qəbul edilir. Xüsusi borular - kapilyarlar vasitəsilə suyu yarpaqlara çatdırır. Anjiyospermlərdə onlar ən mükəmməldir və divarları sellüloza və liqninlə örtülmüş uzun (bitki kimi hündür) içi boş damarlardır. Belə keçirici damarlar sisteminə ksilem deyilir (yunan ksilonundan - ağac, taxta blok).

Kökün torpaqdan udduğu mineral maddələr kök ksilemi damarlarının lümenində cəmləşərsə, su osmoz mexanizmi ilə ətrafdakı kök hüceyrələrindən ksilemə axır.

“Su vurma” mexanizmi iki osmotik nasosdan və damar divarlarının kapilyar qüvvələrindən ibarətdir.

Qan damarları

Bütün bədən qan damarları ilə nüfuz edir. Quruluş baxımından eyni deyillər. Arteriyalar qanın ürəkdən uzaqlaşdığı damarlardır. Onların hamar əzələləri ehtiva edən sıx elastik elastik divarları var. Ürək büzüldükcə qanı yüksək təzyiq altında arteriyaya vurur. Sıxlığı və elastikliyi sayəsində damar divarları bu təzyiqə və uzanmağa davam edir.

Böyük arteriyalar ürəkdən uzaqlaşdıqca budaqlanır. Ən kiçik arteriyalar ən incə kapilyarlara parçalanır. Onların divarları bir təbəqəli düz hüceyrələrdən ibarətdir. Kapilyarların divarları vasitəsilə qan plazmasında həll olunan maddələr toxuma mayesinə keçir və ondan hüceyrələrə daxil olur. Hüceyrə tullantıları toxuma mayesindən qana kapilyarların divarları vasitəsilə nüfuz edir. İnsan bədənində təxminən 150 milyard kapilyar var. Bütün kapilyarlar bir xəttə çəkilirsə, o zaman ekvator boyunca yer kürəsini iki yarım dəfə əhatə edə bilər. Kapilyarlardan qan damarlara toplanır - qan ürəyə hərəkət edən damarlar. Damarlarda təzyiq aşağıdır, onların divarları damarların divarlarından daha incədir.

İnsanın xidmətində köpük

Flotasiya ideyasına səbəb olan nəzəriyyə deyil, təsadüfi bir faktın diqqətlə müşahidəsi idi. 19-cu əsrin sonlarında. Amerikalı müəllim Curry Everson, mis piritin saxlandığı yağlı torbaları yuyarkən, pirit dənələrinin sabun köpüyü ilə yuxarı qalxdığını gördü. Bu, flotasiya metodunun inkişafına təkan oldu. Bu üsul mədənçıxarma və metallurgiya sənayesində filizin zənginləşdirilməsi üçün geniş istifadə olunur, yəni. onlarda qiymətli komponentlərin nisbi tərkibini artırmaq. Flotasiyanın mahiyyəti aşağıdakı kimidir. İncə üyüdülmüş filiz, faydalı mineralın hissəciklərini su ilə islanmayan nazik bir təbəqə ilə əhatə etməyə qadir olan su və yağlı maddələr olan bir qaba yüklənir. Qarışıq hava ilə güclü şəkildə qarışdırılır ki, çoxlu kiçik baloncuklar əmələ gəlir - köpük. Bu vəziyyətdə, nazik yağlı bir təbəqə ilə örtülmüş faydalı mineralın hissəcikləri hava qabarcığının qabığı ilə təmasda olduqda, ona yapışır, qabarcığa asılır və bir şarda olduğu kimi onunla aparılır. Yağlı bir maddə ilə örtülməyən tullantı süxurun hissəcikləri qabığa yapışmır və mayedə qalır. Nəticədə, demək olar ki, bütün faydalı mineral hissəciklər mayenin səthində köpüklə başa çatır. Köpük çıxarılır və sonrakı emal üçün göndərilir - sözdə konsentrat əldə etmək üçün .

Flotasiya texnikası qarışıq mayelərin düzgün seçilməsi ilə lazımi faydalı mineralı istənilən tərkibli qanq süxurundan ayırmağa imkan verir.

Praktik hissə

“Müxtəlif məsaməli kağız nümunələrinin kapilyar xüsusiyyətlərinin tədqiqi”

İşin məqsədi: müxtəlif məsaməli kağız nümunələrinin kapilyar xassələrini öyrənmək (müxtəlif istehsalçıların kağız salfetləri nümunəsindən istifadə etməklə).

Cihazlar və materiallar: kağız nümunələri, distillə edilmiş su, hökmdar, vanna.

İcra üsulu:

İstehsalçı adı			Dizayn kapilyar radiusu, 10 -5 m
	2,25 2,3	2,25	0,6621	4
BRIZ MMC, Novorossiysk	1,8 1,75	1,78	0,837	3
	1,3 1,25	1,32	1,1286	2
	2,5 2,1	2,26	0,6592	4

Suyu südlə əvəz edərək təcrübəni təkrarladım.

Süd 2,5%;

Hesablamalarda aşağıdakı cədvəl dəyərlərindən istifadə etdim:

 – südün sıxlığı (1,03x10 3 kq/m 3);

 – səthi gərginlik (hava ilə sərhəddə süd üçün  = 46x10 -3 N/m)

İstehsalçı adı	Maye qaldırma hündürlüyü, 10 -2 m	Mayenin qalxmasının orta hündürlüyü, 10 -2 m	Dizayn kapilyar radiusu, 10 -3 m	4 ballıq sistemdən istifadə edərək nəm udma keyfiyyətinin qiymətləndirilməsi
MMC "Russian Paper ALL Products" Bryansk	1,1 1,1	1,09	0,836	4
BRIZ MMC, Novorossiysk	0,8 0,55	0,64	1,424	3
New Technologies MMC, Krasnodar	0,3 0,38	0,31	2,94	2
İP Kitaikin A.B. Novoşaxtinsk, Rostov vilayəti.	0,98 1,0	0,97	0,94	4

Nəticələr və Nəticələr

Aparılan işlər nəticəsində müxtəlif istehsalçıların kağız salfetlərinin keyfiyyətinin obyektiv qiymətləndirilməsi alınıb.
Ən yaxşı nəticələr aşağıdakı istehsalçıların nümunələri ilə göstərilmişdir: Russian Paper ALL Products MMC, Bryansk və IP Kitaykin A.B. Novoşaxtinsk, Rostov vilayəti.
Ən pisi “Magnit” mağazalar şəbəkəsi üçün istehsal olunan “New Technologies” MMC-nin Krasnodardakı salfetləri idi.
Ən yaxşı salfetləri 43 saylı liseyin yeməkxanasında istifadə etmək tövsiyə oluna bilər.

Biblioqrafiya

Fiziki ensiklopediya. http://enc-dic.com/enc_physics/Kapilljarne-javlenija-911.html
Mayelərin xassələri http://physics.kgsu.ru/index.php?option=com_content&view=article&id=161&Itemid=72#q3
Kapilyar hadisələr. http://seaniv2006.narod.ru/1191.html (03.12.12)

) — kapilyar hadisələrə görə güc. Kapilyar hadisələrə mayenin əyriliyi ilə bağlı olan başqa bir mühitlə interfeysindəki səth hadisələri daxildir.

Təsvir

Qaz fazası ilə sərhəddə maye səthinin əyriliyi mayenin səthi gərginliyinin təsiri nəticəsində baş verir ki, bu da interfeys səthini azaltmağa meyllidir və mayenin məhdud həcminə səthi gərginliyin ən aşağı potensialına malik bir forma verir. qüvvələr. Səthi gərginlik qüvvələri faza interfeysinin altında əlavə təzyiq (kapilyar təzyiq) yaradır, onun böyüklüyü Laplas düsturu ilə müəyyən edilir:

səthi gərginlik haradadır və - səthin orta əyrilik radiusu.

Kifayət qədər böyük maye kütlələri halında, səthi gərginliyin təsiri cazibə qüvvəsi ilə kompensasiya olunur, buna görə də kapilyar hadisələr ilk növbədə maye dar kanallarda (kapilyarlar) və məsaməli mühitdə olduqda özünü göstərir.

Dar kanalda maye ilə qaz arasındakı interfeys əyri forma (menisküs), maye ilə kapilyar divarların islanmaması halında qabarıq, islanmada isə konkav olur. Konveks menisküs səthi altında artıq təzyiq yaradır, konkav menisküs isə mənfi təzyiq yaradır (nadir). Sonuncu fenomen mayenin divarları nəmlənmiş kapilyarlara, o cümlədən cazibə qüvvəsinə qarşı axmasına səbəb olur ki, bu da bir çox işlərdə mühüm rol oynayır. bioloji proseslər. Məsaməli mühitlərdə kapilyar hadisələr yeraltı suların yayılmasına, toxumaların və digər lifli materialların mayelərlə hopdurulmasına (fitil effekti) cavabdehdir. Yerli təmas nöqtələrinin yaxınlığında iki kobud islanmış səth qarşılıqlı olduqda, maye menisküslər meydana gəlir və kapilyarların görünüşünə səbəb olur.

İllüstrasiyalar

Müəlliflər

Qoryaçeva İrina Georgievna
Şpenev Aleksey Gennadieviç

Mənbələr

Kapilyar hərəkət // Vikipediya, pulsuz ensiklopediya. -www.en.wikipedia.org/wiki/Capillary_action (giriş tarixi: 26/07/2010).
Kapilyar hadisələr // Kimyəvi ensiklopediya. T. 2. - M.: Sovet Ensiklopediyası, 1990. S. 310–311.
Kapilyar hadisələr // Böyük Sovet Ensiklopediyası. 3-cü nəşr, 1969–1978.

Borularda, ixtiyari formanın dar kanallarında, məsaməli cisimlərdə səviyyəni dəyişdirin. Mayenin artması kanalların mayelərlə islandığı hallarda baş verir, məsələn, şüşə borulardakı su, qum, torpaq və s. Mayenin azalması maye ilə islanmayan borularda və kanallarda, məsələn, civə ilə isladılır. şüşə boru.

Heyvanların və bitkilərin həyati fəaliyyəti, kimyəvi texnologiyalar, məişət hadisələri (məsələn, kerosin lampasında fitil boyunca kerosin qaldırmaq, əlləri dəsmal ilə silmək) kapilyarlığa əsaslanır. Torpağın kapilyarlığı suyun torpaqda qalxma sürəti ilə müəyyən edilir və torpaq hissəcikləri arasındakı boşluqların ölçüsündən asılıdır.

Kapilyarlar nazik borulardır, həmçinin insan və digər heyvanların ən nazik damarlarıdır (bax: Kapilyar (biologiya)).

Həmçinin baxın

Ədəbiyyat

Prokhorenko P. P. Ultrasəs kapilyar effekti / P. P. Prokhorenko, N. V. Dezhkunov, G. E. Konovalov; Ed. V. V. Kluboviç. 135 səh. Minsk: “Elm və texnologiya”, 1981.

Bağlantılar

Gorin Yu. V. İxtiraçılıq məsələlərinin həllində istifadə üçün fiziki təsirlərin və hadisələrin indeksi (TRIZ aləti) // Fəsil. 1.2 Mayelərin səthi gərginliyi. Kapilyarlıq.

Wikimedia Fondu.

2010.

Digər lüğətlərdə "Kapilyar (fizika)" nə olduğuna baxın:

Kapilyar sözü mayenin keçə biləcəyi çox dar boruları təsvir etmək üçün istifadə olunur. Ətraflı məlumat üçün Kapilyar effekt məqaləsinə baxın. Kapilyar (biologiya) qan damarının ən kiçik növüdür. Kapilyar (fizika) Kapilyar... ... Vikipediya

Landau həddindən artıq mayelik meyarı, sistemin (fononların) elementar həyəcanlarının enerjiləri və momentləri arasındakı əlaqədir, onun həddindən artıq maye vəziyyətində olma ehtimalını müəyyən edir. Mündəricat 1 Kriteriyanın tərtibi 2 Kriteriyanın nəticəsi... Vikipediya

Qaz axınına yerli maneənin (yol boyunca boruda yerləşən kapilyar, klapan və ya məsaməli arakəsmə) drossel vasitəsilə sabit təzyiq düşməsinin təsiri altında yavaş axını nəticəsində qazın temperaturunun dəyişməsi; .

Atmosfer təzyiqində 4,2 K (maye 4He) temperaturda qaynayan rəngsiz şəffaf mayedir. 4,2 K temperaturda maye heliumun sıxlığı 0,13 q/sm³ təşkil edir. Onun aşağı sınma əmsalı var, çünki... ... Vikipediya

Fəvvarə effekti, ΔТ temperatur fərqindən yaranan Δr təzyiq fərqinin həddindən artıq mayedə görünməsi (bax: Super mayelik). T. e. iki qabda maye səviyyələrindəki fərqdə maye həddindən artıq maye heliumda özünü göstərir,... ... Böyük Sovet Ensiklopediyası

Hər birimiz maye hesab etdiyi bir çox maddələri asanlıqla xatırlaya bilərik. Bununla belə, maddənin bu vəziyyətinin dəqiq tərifini vermək o qədər də asan deyil, çünki mayelərdə belə olur fiziki xassələri ki, bəzi cəhətdən onlar...... Collier ensiklopediyası

Kapilyarlıq (latınca capillas saçından), kapilyar təsir fiziki fenomen, bu, mayelərin borularda, ixtiyari formalı dar kanallarda və məsaməli cisimlərdə səviyyəsini dəyişdirmək qabiliyyətindən ibarətdir. Mayenin artması... ... Vikipediya hallarında baş verir