Капиллярное явление

Капиллярное явление

Капиллярные явления играют существенную роль в водоснабжении растений, передвижении влаги в почвах и других пористых средах. Капиллярная пропитка различных материалов широко применяется в различных технологических процессах. Не меньшую роль капиллярные явления играют и при образовании новой фазы: капель жидкости при конденсации паров и пузырьков пара при кипении и кавитации.  [1]

Капиллярные явления играют большую роль в природе и технике. Если, как мы видели ранее, поступление питательных веществ в корневую систему растения регулируется процессом диффузии, то подъем питательного раствора по стеблю или стволу растения в значительной мере обусловлен явлением капиллярности: раствор поднимается по тонким капиллярным трубкам, образованным стенками растительных клеток. По капиллярам почвы поднимается вода из глубинных в поверхностные слои почвы. Наоборот, разрыхляя поверхность почвы и создавая тем самым прерывистость в системе почвенных капилляров, можно задержать приток воды к зоне испарения и замедлить высушивание почвы.  [2]

Капиллярные явления играют существенную роль в водоснабжении растений и перемещении влаги в почве. В сухую погоду почва ссыхается, и в ней образуются трещины — капилляры. По ним вода поднимается из-под земли вверх и испаряется. Поверхность земли из-за этого высыхает еще больше. Для сохранения влаги внутри земли верхний слой почвы разрыхляют. При этом капилляры разрушаются и вода остается в почве.  [3]

Капиллярные явления играют большую роль в природе, технике, сельском хозяйстве, в быту и при научных исследованиях. По тонким капиллярным каналам в фитиле керосин поднимается из резервуара к горелке.  [4]

Капиллярные явления могут иметь значение для первичного залегания нефти. Эти явления могут оказывать свой эффект наряду с уплотнением. Оба этих фактора играют одинаково важную роль для формирования залежей в наиболее молодых отложениях, не подвергавшихся воздействию процессов диастрофизма.  [5]

Капиллярные явления имеют чрезвычайно большое значение в природе и технике. Остановимся на одном из них, наиболее ярко характеризующем практическую значимость поверхностных свойств веществ.  [6]

Капиллярные явления оказывают влияние и на инженерные сооружения. Капиллярное давление на поверхности капиллярной зоны равно высоте капиллярного поднятия. Под этим давлением находится вся порода в зоне капиллярного насыщения.  [7]

Капиллярные явления ; давления капиллярные, вытеснения и сдвига. Так как нефтеносные пласты содержат более одной жидкой фазы, то поверхностные силы и давления на разделе фаз всегда оказывают влияние на статическое и динамическое состояние равновесия. Капиллярные явления связаны с кривизной поверхности менисков на разделе фаз. Причина известного практического интереса к капиллярным явлениям заключается в малых размерах пор нефтеносных пористых сред. Эти размеры в свою очередь обусловливают малые радиусы кривизны и большое количество кривых поверхностей в пористых средах.  [8]

Капиллярные явления в пористой среде являются мало изученными. Имеющиеся исследования вскрывают ряд усложнений, затемняющих довольно простую картину, описанную выше. Прежде всего следует указать на явления гистерезиса.  [9]

Капиллярные явления в неоднородных пластах связаны также с разной скоростью движения жидкости в примыкающих слоях различной проницаемости. Независимо от капиллярных явлений можно ожидать, что скорости поступления жидкости извне, например воды в отдельные участки слоистого пласта, будут пропорциональны их эффективной проницаемости. Если в пласте проницаемость сильно меняется, то внедрение краевой воды сопровождается образованием водяных языков.  [10]

Капиллярные явления часто встречаются в природе. Такова причина гигроскопичности ваты, тканей, почвы, бетона.  [11]

Капиллярные явления часто встречаются в природе. Такова причина гигроскопичности ваты, тканей, почвы, бетона. Последнее учитывается в строительной практике: между фундаментом здания и стенами прокладывается слой толя, смолы или другого вещества, что препятствует проникновению влаги по стенам в жилые помещения.  [12]

Капиллярные явления играют большую роль в природе, технике, сельском хозяйстве, в быту и при научных исследованиях. По тонким капиллярным каналам в фитиле керосин поднимается из резервуара к горелке.  [13]

Капиллярные явления наблюдаются в содержащих жидкость узких сосудах ( капилляры, капиллярно-пористые тела), у которых расстояние между стенками соизмеримо с радиусом кривизны поверхности жидкости. Специфика поведения жидкости в капиллярных сосудах зависит от того, смачивает или не смачивает жидкость стенки сосуда, точнее, от значения краевого угла.  [15]

Страницы:    9ensp;9ensp;1  9ensp;9ensp;2  9ensp;9ensp;3  9ensp;9ensp;4

Поделиться ссылкой:

Что такое капиллярные явления и чем они объясняются?

October 26, 2013

Если вы любите пить коктейли или другие напитки из трубочки, то наверняка замечали, что когда один из ее концов опущен в жидкость, уровень напитка в ней несколько выше, чем в чашке или бокале. Почему так происходит? Обычно люди над этим не задумываются. А вот физики подобные феномены уже давно успели хорошо изучить и даже дали им собственное название – капиллярные явления. Пришел и наш черед выяснить, почему так происходит и как объясняется данные феномен.Капиллярное явление

Почему происходят капиллярные явления

В природе всему происходящему есть разумное объяснение. Если жидкость является смачивающей (к примеру, вода в пластмассовой трубке), она будет подниматься вверх по трубочке, а если несмачивающей (например, ртуть в стеклянной колбочке) – то опускаться. Причем чем меньше радиус такого капилляра, тем на большую высоту поднимется или опустится жидкость. Чем объясняются такие капиллярные явления? Физика говорит, что они происходят в результате воздействия сил поверхностного натяжения. Если приглядеться к поверхностному слою жидкости в капилляре, то можно заметить, что по своей форме он представляет собой некую окружность. Вдоль ее границы на стенки трубочки оказывает давление сила так называемого поверхностного натяжения. Причем, для смачивающей жидкости вектор ее направления обращен вниз, а для несмачивающей – вверх. Капиллярное явлениеСогласно третьему закону Ньютона, она неизбежно вызывает равное ей по модулю противодействующее давление. Как раз оно и заставляет подниматься или опускаться жидкость в узкой трубке. Этим и объясняются всевозможные капиллярные явления. Впрочем, наверняка у многих уже возник закономерный вопрос: «А когда же прекратится подъем или опускание жидкости?» Это произойдет в том случае, когда сила тяжести, или сила Архимеда, уравновесит силу, заставляющую жидкость двигаться по трубочке.

Как можно использовать капиллярные явления?

С одним из применений данного явления, которое получило широкое распространение в производстве канцелярских изделий, знаком практически каждый студент или ученик. Вы, наверное уже догадались, что речь идет о капиллярной ручке. Капиллярное явление
Ее устройство позволяет писать практически в любом положении, а тонкий и четкий след на бумаге давно сделал этот предмет весьма популярным среди пишущей братии. Капиллярные явления также широко используют в сельском хозяйстве для регулирования движения и сохранения влаги в почве. Как известно, земля, где выращиваются культуры, имеет рыхлое строение, в котором между отдельными ее частицами находятся узкие промежутки. По сути, это не что иное, как капилляры. По ним вода поступает к корневой системе и обеспечивает растения необходимой влагой и полезными солями. Однако по этим путям почвенные воды также поднимаются вверх и достаточно быстро испаряются. Чтобы предотвратить этот процесс, следует разрушить капилляры. Как раз для этого и проводят рыхление почвы. А иногда возникает и обратная ситуация, когда требуется усилить движение воды по капиллярам. В этом случае грунт укатывают, и благодаря этому число узких каналов увеличивается. В быту капиллярные явления используют при самых разных обстоятельствах. Использование промокательной бумаги, полотенец и салфеток, применение фитилей в керосиновых лампах и в технике – все это возможно благодаря наличию в их составе узких длинных каналов.

Капиллярное явление

9 способов никогда не терять ключи, бумажник и телефон Когда вы спешите, то не хотите тратить ни минуты на поиск своих вещей. Вот несколько советов, как перестать тратить время на поиск потерянных предмето.

Капиллярное явление

7 вещей, которые следует мыть и стирать каждый день Это может показаться еще одним пунктом в бесконечном списке ежедневных дел, но за этим кроется эффективный метод, который позволяет создать положитель.

Капиллярное явление

7 частей тела, которые не следует трогать руками Думайте о своем теле, как о храме: вы можете его использовать, но есть некоторые священные места, которые нельзя трогать руками. Исследования показыва.

Капиллярное явление

13 признаков, что у вас самый лучший муж Мужья – это воистину великие люди. Как жаль, что хорошие супруги не растут на деревьях. Если ваша вторая половинка делает эти 13 вещей, то вы можете с.

Капиллярное явление

Никогда не делайте этого в церкви! Если вы не уверены относительно того, правильно ведете себя в церкви или нет, то, вероятно, поступаете все же не так, как положено. Вот список ужасных.

Капиллярное явление

Топ-10 разорившихся звезд Оказывается, иногда даже самая громкая слава заканчивается провалом, как в случае с этими знаменитостями.

Капиллярные явления

Капиллярные явления. поверхностные явления на границе жидкости с др. средой, связанные с искривлением ее поверхности. Искривление поверхности жидкости на границе с газовой фазой происходит в результате действия поверхностного натяжения жидкости, которое стремится сократить поверхность раздела и придать ограниченному объему жидкости форму шара. Поскольку шар обладает минимальной поверхностью при данном объеме, такая форма отвечает минимуму поверхностной энергии жидкости, т.е. ее устойчивому равновесному состоянию. В случае достаточно больших масс жидкости действие поверхностного натяжения компенсируется силой тяжести, поэтому маловязкая жидкость быстро принимает форму сосуда, в который она налита, а ее своб. поверхность представляется практически плоской.

В отсутствие силы тяжести или в случае очень малых масс жидкость всегда принимает сферическую форму (капля), кривизна поверхности которой определяет мн. свойства вещества. Поэтому капиллярные явления ярко выражены и играют существенную роль в условиях невесомости, при дроблении жидкости в газовой среде (или распылении газа в жидкости) и образовании систем, состоящих из многих капель или пузырьков (эмульсий, аэрозолей,пен), при зарождении новой фазы капель жидкости при конденсации паров. пузырьков пара при вскипании, зародышей кристаллизации. При контакте жидкости с конденсированными телами (другой жидкостью или твердым телом) искривление поверхности раздела происходит в результате действия межфазного натяжения.

В случае смачивания, например, при соприкосновении жидкости с твердой стенкой сосуда, силы притяжения, действующие между молекулами твердого тела и жидкости, заставляют ее подниматься по стенке сосуда, вследствие чего примыкающий к стенке участок поверхности жидкости принимает вогнутую форму. В узких каналах, например, цилиндрических капиллярах, образуется вогнутый мениск — полностью искривленная поверхность жидкости (рис. 1).

Капиллярное явление

Рис. 1. Капиллярное поднятие на высоту h жидкости, смачивающей стенки капилляра радиуса r; q — краевой угол смачивания.

Капиллярное давление. Так как силы поверхностного (межфазного) натяжения направлены по касательной к поверхности жидкости, искривление последней ведет к появлению составляющей, направленной внутрь объема жидкости. В результате возникает капиллярное давление, величина которого Dp связана со средним радиусом кривизны поверхности r0 уравнением Лапласа:

где p1 и p2 давления в жидкости 1 и соседней фазе 2 (газе или жидкости), s12 — поверхностное (межфазное) натяжение.

Если поверхность жидкости вогнута (r0 <0), давление в ней оказывается пониженным по сравнению с давлением в соседней фазе p1 < р2 и Dp < 0. Для выпуклых поверхностей (r0 > 0) знак Dp изменяется на обратный. Отрицательное капиллярное давление, возникающее в случае смачивания жидкостью стенок капилляра, приводит к тому, что жидкость будет всасываться в капилляр до тех пор, пока вес столба жидкости высотой h не уравновесит перепад давления Dp. В состоянии равновесия высота капиллярного поднятия определяется формулой Жюрена:

Капиллярное явление

где r1 и r2 — плотности жидкости 1 и среды 2, g — ускорение силы тяжести, r — радиус капилляра, q — краевой угол смачивания. Для несмачивающих стенки капилляра жидкостей cos q < 0, что приводит к опусканию жидкости в капилляре ниже уровня плоской поверхности (h < 0).

Из выражения (2) следует определение капиллярной постоянной жидкости а = [2s12 /(r1 — r2 )g] 1/2. Она имеет размерность длины и характеризует линейный размер Z [ а, при котором становятся существенными капиллярные явления Так, для воды при 20 °С а = 0,38 см. При слабой гравитации (g. 0) значение а возрастает. На участке контакта частиц капиллярная конденсация приводит к стягиванию частиц под действием пониженного давления Dp < 0.

Уравнение Кельвина. Искривление поверхности жидкости приводит к изменению над ней равновесного давления пара р по сравнению с давлением насыщенного пара ps над плоской поверхностью при той же температуре Т. Эти изменения описываются уравнением Кельвина:

Капиллярное явление

где Капиллярное явление — молярный объем жидкости, R — газовая постоянная. Понижение или повышение давления пара зависит от знака кривизны поверхности: над выпуклыми поверхностями (r0 > 0) p > ps ; над вогнутыми (r0 < 0) р < рs .. Так, над каплями давление пара повышено; в пузырьках, наоборот, понижено.

На основании уравнения Кельвина рассчитывают заполнение капилляров или пористых тел при капиллярной конденсации. Так как значения р различны для частиц разных размеров или для участков поверхности, имеющей впадины и выступы, уравнение (3) определяет и направление переноса вещества в процессе перехода системы к состоянию равновесия. Это приводит, в частности, к тому, что относительно крупные капли или частицы растут за счет испарения (растворения) более мелких, а неровности поверхности некристаллические тела сглаживаются за счет растворения выступов и залечивания впадин. Заметные различия давления пара и растворимости имеют место лишь при достаточно малых r0 (для воды, например, при r0 [ 0,1 мкм). Поэтому уравнение Кельвина часто используется для характеристики состояния коллоидных систем и пористых тел и процессов в них.

Капиллярное явление

Рис. 2. Перемещение жидкости на длину l в капилляре радиуса r; q — краевой угол.

Капиллярная пропитка. Понижение давления под вогнутыми менисками — одна из причин капиллярного перемещения жидкости в сторону менисков с меньшим радиусом кривизны. Частным случаем этого является пропитка пористых тел — самопроизвольное всасывание жидкостей в лиофильные поры и капилляры (рис. 2). Скорость v перемещения мениска в горизонтально расположенном капилляре (или в очень тонком вертикальном капилляре, когда влияние силы тяжести мало) определяется ур-нием Пуазёйля:

Капиллярное явление

где l — длина участка впитавшейся жидкости, h — ее вязкость, Dp — перепад давления на участке l. равный капиллярному давлению мениска: Dp = — 2s12 cos q/r. Если краевой угол q не зависит от скорости v, можно рассчитать количество впитавшейся жидкости за время t из соотношения:

Если q есть функция v. то l и v связаны более сложными зависимостями.

Уравнения (4) и (5) используют для расчетов скорости пропитки при обработке древесины антисептиками, крашении тканей, нанесении катализаторов на пористые носители, выщелачивании и диффузионном извлечении ценных компонентов горных пород и др. Для ускорения пропитки часто используют ПАВ, улучшающие смачивание за счет уменьшения краевого угла q. Один из вариантов капиллярной пропитки — вытеснение из пористой среды одной жидкости другой, не смешивающейся с первой и лучше смачивающей поверхность пор. На этом основаны, например, методы извлечения остаточной нефти из пластов водными растворами ПАВ, методы ртутной порометрии. Капиллярное впитывание в поры растворов и вытеснение из пор несмешивающихся жидкостей, сопровождающиеся адсорбцией и диффузией компонентов, рассматриваются физико-химической гидродинамикой.

Помимо описанных равновесных состояний жидкости и ее движения в порах и капиллярах, к капиллярные явления относят также равновесные состояния очень малых объемов жидкости, в частности тонких слоев и пленок. Эти капиллярные явления часто называют капиллярные явления II рода. Для них характерны, например, зависимость поверхностного натяжения жидкости от радиуса капель и линейное натяжение. Капиллярные явления впервые исследованы Леонардо да Винчи (1561), Б. Паскалем (17 в.) и Дж. Жюреном (18 в.) в опытах с капиллярными трубками. Теория капиллярных явлений развита в работах П. Лапласа (1806), Т. Юнга (1804), А. Ю. Давыдова (1851), Дж. У. Гиббса (1876), И. С. Громеки (1879, 1886). Начало развития теории капиллярных явлений II рода положено трудами Б. В. Дерягина и Л. М. Щербакова.

188.123.231.15 © studopedia.ru Не является автором материалов, которые размещены. Но предоставляет возможность бесплатного использования. Есть нарушение авторского права? Напишите нам.

Капиллярные явления.

Существование смачивания и краевого угла приводит к тому, что вблизи стенок сосуда наблюдается искривление поверхности жидкости. Если жидкость смачивает стенки, поверхность имеет вогнутую форму, если не смачивает – выпуклую. Такого рода изогнутые поверхности жидкости называются мениском. (рис. 10.11)

Капиллярное явление

Капиллярное явление

Под искривлённой поверхностью в капилляре давление будет отличаться от давления под плоской поверхностью на величину Капиллярное явление. Между жидкостью в капилляре и в широком сосуде устанавливается такая разность уровнейКапиллярное явление, чтобы гидростатическое давлениеКапиллярное явлениеуравновешивало капиллярное давлениеКапиллярное явление. В случае сферической формы мениска

Капиллярное явление. Радиус кривизны мениска выразим через краевой угол Капиллярное явлениеи радиус капилляраrКапиллярное явлениеКапиллярное явление, тогдаКапиллярное явление,

Капиллярное явление

В случае смачивания Капиллярное явлениеивысота поднятия жидкости в капилляре Капиллярное явлениетем больше, чем меньше радиус капилляраr.

Капиллярное явление занимает в жизни человека исключительную роль. Снабжение влагой растений, деревьев происходит именно с помощью капилляров, которые есть в каждом растении. Капиллярные явления могут играть и отрицательную роль. Например, в строительстве. Необходимость гидроизоляции фундаментов зданий вызвана капиллярными явлениями.

Вопросы для самоконтроля

1.Охарактеризуйте жидкое состояние в сравнении с кристаллами и газами.

2.Что такое дальний и ближний порядок?

3.Что позволяет сделать радиальная функция распределения? Нарисуйте ее для кристаллов, жидкостей и газов.

4.Что такое коэффициент поверхностного натяжения?

5.Как рассчитать дополнительное давление под искривленной поверхностью?

6.Что такое смачивание? Что является мерой смачивания? Приведите примеры процессов, для которых необходимо хорошее смачивание.

7.От чего зависит высота поднятия жидкости в капилляре?

1. Аморфные и кристаллические тела. Строение и типы кристаллов. Де

фекты в кристаллах.

2. Механические свойства кристаллов. Механизм пластической деформа-

ции. Деформация упругого растяжения. Закон Гука.

Аморфные и кристаллические тела.

В аморфных телах существует ближний порядок расположения атомов. Кристаллы обладают дальним порядком расположения атомов. Аморфные тела изотропны, кристаллические – анизотропны .

При охлаждении и нагревании кривые зависимости температуры от времени различны для аморфных и кристаллических тел. Для аморфных тел переход из жидкого в твёрдое состояние может быть десятки градусов. Для кристаллов температура плавления постоянна. Возможны случаи, когда одно и тоже вещество, в зависимости от условий охлаждения, может быть получено как в кристаллическом, так и в аморфном твёрдом состоянии. Например, стекло при очень медленном охлаждении расплава может кристаллизоваться. При этом на границах мелких образующихся кристаллов будет происходить отражение и рассеяния света, и закристаллизованное стекло теряет прозрачность.

Кристаллическая решётка. Основным свойством кристаллов является регулярность расположения в них атомов. О совокупности точек, в которых расположены атомы (точнее атомные ядра), говорят как о кристаллической решётке. а сами точки называются узлами решётки.

Основной характеристикой кристаллической решётки является пространственная периодичность её структуры: кристалл как бы состоит из повторяющихся частей (ячеек).

Мы можем разбить кристаллическую решётку на совершенно одинаковые параллелепипеды, содержащие одинаковое количество одинаково расположенных атомов. Кристалл представляет собой совокупность параллелепипедов. параллельно сдвинутых по отношению друг к другу. Если сместить кристаллическую решётку параллельно самой себе на расстояние длины ребра, то решётка совместится сама с собой. Эти смещения называются трансляции. а симметрии решётки по отношению к этим смещениям говорят как о трансляционной симметрии (параллельный перенос, поворот относительно оси, зеркальное отражение и т.п.).

Если в вершине какой-либо элементарной ячейки находится атом, то такие же атомы должны, очевидно, находиться и во всех остальных вершинах этой и других ячеек. Совокупность одинаковых и одинаково расположенных атомов называется решёткой Браве данного кристалла. Она представляет как бы скелет кристаллической решётки. олицетворяющий собой всю её трансляционную симметрию, т.е. всю её периодичность.

Классификация различных типов симметрии кристаллов основывается, прежде всего, на классификации различных типов решёток Браве .

Наиболее симметричной решёткой Браве является решётка, имеющая симметрию куба (кубическая система). Существует три различных

решётки Браве, относящихся к кубической системе: простая

Капиллярное явление

Капиллярное явление

объемно-центрированная (в центре куба – атом), гранецентрированная (кроме атомов в вершинах – ещё по атому в

центрах всех их граней). Кроме кубической есть тетрагональная, ромбическая, моноклинная и другие (рассматривать не будем).

Решётка Браве, вообще говоря, не включает в себя всех атомов в кристалле. Реальная кристаллическая решётка может быть представлена как совокупность нескольких решёток Браве, вдвинутых одна в другую .

Физические типы кристаллов .

По роду частиц, из которых построена кристаллическая решётка, по характеру сил взаимодействия между ними, различают ионные, атомные, металлические и молекулярные кристаллы.

1. Ионные кристаллы. В узлах кристаллической решётки располагаются попеременно положительные и отрицательные ионы. Эти ионы притягиваются друг к другу электростатическими (кулоновскими) силами. Пример: решётка каменной соли Капиллярное явление(рис. 11.1).

Капиллярное явление

2. Атомные кристаллы. Типичными представителями являются графит и алмаз. Связь между атомами – ковалентная. В этом случае каждый из валентных электронов входит в электронную пару, связывающую данный атом с одним из соседей.

3. Металлические кристаллы. Решётки состоят из положительно заряженных ионов. между которыми находятся “свободные” электроны. Эти электроны ”коллективизированы“ и могут рассматриваться как своего рода ”электронный газ“. Электроны играют роль “цемента”, удерживая “+” ионы, иначе решётка распалась бы. Ионы же удерживают электроны в пределах решётки.

4. Молекулярные кристаллы. Примером является лёд. В узлах – молекулы. которые связаны между собой силами Ван-дер-Ваальса. т.е. силами взаимодействия молекулярных электрических диполей.

Могут быть одновременно несколько видов связей (например, в графите – ковалентная, металлическая и Ван-дер-Ваальсовская).

Дефекты в кристаллах .

В реальных кристаллических решётках существует отклонения от идеального расположения атомов в решётках, которые мы до сих пор рассматривали. Все такие отклонения называются дефектами кристаллической решётки .

Точечные дефекты – такие, при которых нарушается ближний порядок.

1 – отсутствие атома в каком-либо узле (вакансия) (рис. 11.2);

Капиллярное явление

2 – замена своего атома “чужими” (рис. 11.3);

Капиллярное явление

3 – внедрение своего атома или чужого в межузельное пространство (рис. 11.4)

Капиллярное явление

Другой вид дефектов – дислокации – линейные дефекты кристаллической решётки, нарушающие правильное чередование атомных плоскостей. Они нарушают дальний порядок. искажая всю его структуру. Они играют важную роль в механических свойствах твёрдых тел. Простейшие типы дислокаций краевая и винтовая. В случае краевой дислокации лишняя кристаллическая плоскость вдвинута между соседними слоями атомов (рис. 11.5).

В случае винтовой дислокации часть кристаллической решётки сдвинута относительно другой (рис. 11.6)

Капиллярное явление

Заметим, что в действительности атомы перескакивают в новые положения небольшими группами поочерёдно. Такое поочерёдное перемещение атомов может быть представлено как перемещение дислокации. Дислокации служат причиной того, что пластическая деформация реальных кристаллов происходит под воздействием напряжений на несколько порядков меньших, чем вычисленных для идеальных кристаллов. Но если плотность дислокаций а также концентрация примесей велики. то это приводит к сильному торможению дислокаций и прекращению их движения. В результате, как ни парадоксально, прочность материала растёт.

Деформация растяжения. Закон Гука .

Характер изменения сил, связывающих атомы в твёрдом теле от расстояния между ними качественно такой же, как в газах и жидкостях (рис. 11.8). Если к стержню длиной Капиллярное явлениеи сечениемКапиллярное явлениеприложить силуКапиллярное явление(рис. 11.9), то под действием этой силы стержень удлинится на некоторую величинуКапиллярное явление. При этомрасстояния между соседними атомами вдоль оси стержня возрастут на некоторую величинуКапиллярное явление(рис. 11.8). Удлинение всей цепочки атомовКапиллярное явлениесвязано сКапиллярное явлениеочевидным соотношением :

Капиллярное явление

Капиллярное явление (*)

(где Капиллярное явление– расстояние между соседними атомами приКапиллярное явление). При смещении атомов из своих положений равновесия между ними возникают силы притяженияКапиллярное явление, причёмКапиллярное явлениевозрастает с увеличениемКапиллярное явление:

Капиллярное явление.

Мысленно расчленим стержень на ряд параллельных цепочек атомов. Число цепочек на единицу площади

КАПИЛЛЯРНЫЕ ЯВЛЕНИЯ это:

физ. явления, обусловленные поверхностным натяжением на границе раздела несмешивающихся сред. К К. я. относят обычно явления в жидких средах, вызванные искривлением их поверхности, граничащей с др. жидкостью, газом или собственным паром.

Искривление поверхности ведёт к появлению в жидкости дополнит. капиллярного давления Ар, величина к-рого связана со ср. кривизной r поверхности ур-нием Лапласа:

где s12— поверхностное натяжение на границе двух сред; p1 и р2 — давления в жидкости 1 и контактирующей с ней среде (фазе) 2. В случае вогнутой поверхности жидкости (r 0. Капиллярное давление создаётся силами поверхностного натяжения, действующими по касательной к поверхности раздела. Искривление поверхности раздела ведёт к появлению составляющей, направленной внутрь объёма одной из контактирующих фаз. Для плоской поверхности раздела (r=?) такая составляющая отсутствует и Dр=0.

К. я. охватывают разл. случаи равновесия и движения поверхности жидкости под действием сил межмолекулярного взаимодействия и внеш. сил (в первую очередь, силы тяжести). В простейшем случае, когда внеш. силы отсутствуют или скомпенсированы, поверхность жидкости всегда искривлена. Так. в условиях невесомости ограниченный объём жидкости, не соприкасающейся с др. телами, принимает под действием поверхностного натяжения форму шара (см. КАПЛЯ ). Эта форма отвечает устойчивому равновесию жидкости, поскольку шар обладает мин. поверхностью при данном объёме и, следовательно, поверхностная энергия жидкости в этом случае минимальна. Форму шара жидкость принимает и в том случае, если она находится в другой, равной по плотности жидкости (действие силы тяжести компенсируется архимедовой выталкивающей силой).

Св-ва систем, состоящих из мн. мелких капель или пузырьков (эмульсии, жидкие аэрозоли, пены), и условия их образования во многом определяются кривизной поверхности ч-ц, то есть К. я. Не меньшую роль К. я. играют и при образовании новой фазы: капелек жидкости при конденсации паров, пузырьков пара при кипении жидкостей, зародышей тв. фазы при кристаллизации.

При контакте жидкости с тв. телами на форму её поверхности существенно влияют явления смачивания, обусловленные вз-ствием молекул жидкости и тв. тела. На рис. 1 показан профиль поверхности жидкости, смачивающей стенки сосуда. Смачивание означает, что жидкость сильнее вз-ствуст с поверхностью тв. тела (капилляра, сосуда), чем находящийся над ней газ. Силы притяжения, действующие между молекулами тв. тела и жидкости, заставляют её подниматься по стенке сосуда, что приводит к искривлению примыкающего к стенке участка поверхности.

Капиллярное явление

Рис. 1. Капиллярное поднятие жидкости, смачивающей стенки (вода в стеклянном сосуде и капилляре).

Это создаёт отрицат. (капиллярное) давление, к-рое в каждой точке искривлённой поверхности в точности уравновешивает дополнит. давление, вызванное подъёмом уровня жидкости. Гидростатическое давление в объёме жидкости при этом изменений не претерпевает.

Если сближать плоские стенки сосуда т. о. чтобы зоны искривления начали перекрываться, то образуется вогнутый мениск — полностью искривлённая поверхность. В жидкости под мениском капиллярное давление отрицательно, под его действием жидкость всасывается в щель до тех пор, пока вес столба жидкости (высотой Л) не уравновесит действующее капиллярное давление Dр. В состоянии равновесия

где r1 и r2— плотность жидкости 1 и газа 2; g— ускорение свободного падения. Это выражение, известное как ф-ла Жюрена, определяет высоту h капиллярного поднятия жидкости, полностью смачивающей стенки капилляра. Жидкость, не смачивающая поверхность, образует выпуклый мениск, что вызывает её опускание в капилляре ниже уровня свободной поверхности (h r2); б — стягивающее действие капиллярного давления (напр. в капилляре с эластичными стенками).

Это может приводить к значит. объёмной деформации высокодисперсных систем и пористых тел — капиллярной контракции. Так, напр. происходящий рост капиллярного давления при высушивании приводит к значит. усадке материалов.

Многие св-ва дисперсных систем (проницаемость, прочность. поглощение жидкости) в значит. мере обусловлены К. я. т. к. в тонких порах этих тел реализуются высокие капиллярные давления.

К. я. впервые были открыты и исследованы Леонардо да Винчи (1561), Б. Паскалем (17 в.) и Дж. Жюреном (Джурин, 18 в.) в опытах с капиллярными трубками. Теория К. я. развита в работах П. Лапласа (1806), Т. Юнга (Янг, 1805), Дж. У. Гиббса (1875) и И. С. Громеки (1879, 1886).

Физический энциклопедический словарь. — М. Советская энциклопедия. Главный редактор А. М. Прохоров. 1983.

совокупность явлений, обусловленных действием межфазного поверхностного натяжения на границе раздела несмешивающихся сред; к К. я. обычно относят явления в жидкостях, вызванные искривлением их поверхности, граничащей с др. жидкостью, газом или собств. паром. К. я.- частный случай поверхностных явлений. 1 /r =1/R1 +1/R2. где R1 и R2 — радиусы кривизны мениска в двух взаимно перпендикулярных плоскостях сечения). Для смачивающей жидкости r<0 и h0 >0. Несмачивающая жидкость образует выпуклый мениск, капиллярное давление под к-рым положительно, что приводит к опусканию жидкости в капилляре ниже уровня свободной поверхности жидкости (h0 <0). Радиус кривизны rсвязан с радиусом капилляра r к соотношением r=-r к /cosq, где q — краевой угол, образуемый поверхностью жидкости со стенками капилляра. -3 см/с следует учитывать возможную зависимость краевого угла q от v. а в нек-рых случаях — вязкое сопротивление вытесняемого из капилляра газа (или др. жидкости).Скорость капиллярного впитывания играет существ, роль в водоснабжении растений, движении жидкости в почвах и др. пористых телах. Капиллярная пропитка — один из распространённых процессов хим. технологии.

Физическая энциклопедия. В 5-ти томах. — М. Советская энциклопедия. Главный редактор А. М. Прохоров. 1988.

Смотреть что такое «КАПИЛЛЯРНЫЕ ЯВЛЕНИЯ» в других словарях:

Капиллярные явления — Капиллярные явления: а перемещение жидкости в капилляре под действием разности капиллярных давлений; r1, r2 радиусы капилляра (r1) > (r2); б стягивающее действие капиллярного давления в капилляре с гибкими стенками. КАПИЛЛЯРНЫЕ ЯВЛЕНИЯ, явления,… … Иллюстрированный энциклопедический словарь

КАПИЛЛЯРНЫЕ ЯВЛЕНИЯ — явления, вызываемые влиянием сил межмолекулярного взаимодей. ствия на равновесие и движение свободной поверхности жидкости, поверхности раздела несмешивающихся жидкостей и границ жидкостей с твёрдыми телами. Наиболее распространённый пример К. я … Большой энциклопедический политехнический словарь

КАПИЛЛЯРНЫЕ ЯВЛЕНИЯ — явления, вызываемые влиянием сил межмолекулярного взаимодействия на равновесие и движение свободной поверхности жидкости, поверхности раздела несмешивающихся жидкостей и границ жидкостей с твердыми телами. Пример капиллярных явлений поднятие или… … Металлургический словарь

капиллярные явления — kapiliariniai reiškiniai statusas T sritis chemija apibrėžtis Reiškiniai, susiję su skysčių paviršiaus įtemptimi fazių riboje. atitikmenys: angl. capillary phenomena rus. капиллярные явления … Chemijos terminų aiškinamasis žodynas

Капиллярные явления — физические явления, обусловленные действием поверхностного натяжения на границе раздела несмешивающихся сред. К К. я. относят обычно явления в жидких средах, вызванные искривлением их поверхности, граничащей с др. жидкостью, газом или… … Большая советская энциклопедия

КАПИЛЛЯРНЫЕ ЯВЛЕНИЯ — поверхностные явления на границе жидкости с др. средой, связанные с искривлением ее пов сти. Искривление пов сти жидкости на границе с газовой фазой происходит в результате действия поверхностного натяжения жидкости, к рое стремится сократить пов … Химическая энциклопедия

КАПИЛЛЯРНЫЕ ЯВЛЕНИЯ — поверхностные явления на границе жидкости с др. средой, связанные с искривлением поверхности жидкости. Искривление поверхности обусловлено поверхностным (межфазньгм) натяжением жидкости и приводит к появлению разности давлений (капиллярное… … Естествознание. Энциклопедический словарь

Явления капиллярные — – поднятия или опускания жидкости в капиллярах и капиллярно пористых телах (материалах), обусловленные поверхностным натяжением, смачиванием стенок за счет развития капиллярного давления, выражаемые образованием выгнутых или вогнутых… … Энциклопедия терминов, определений и пояснений строительных материалов

ПОВЕРХНОСТНЫЕ ЯВЛЕНИЯ — явления, вызываемые избытком свободной энергии в пограничном слое поверхностной энергии, повышенной активностью и ориентацией молекул поверхностного слоя, особенностями его структуры и состава. П. я. определяются также тем, что хим. и физ. вз… … Физическая энциклопедия

поверхностные явления — группа явлений, обусловленных тем, что силы взаимодействия между частицами, составляющими тело, не скомпенсированы на его поверхности. К числу поверхностных явлений относят поверхностное натяжение, капиллярные явления, поверхностную активность,… … Энциклопедический словарь

  • Коллоидная химия. Б. Д. Сумм. Представлено современное состояние коллоидной химии, ее прикладное значение применительно к новым материалам и технологиям с учетом наиболее крупных научных достижений за последние 20-25 лет.… Подробнее Купить за 737 руб
  • Практикум по коллоидной химии. Учебное пособие. Практикум по коллоидной химии содержит описания лабораторных работ и контрольные вопросы по всем разделам коллоидной химии: поверхностные и капиллярные явления, адсорбционные явления на… Подробнее Купить за 703 грн (только Украина)
  • Практикум по коллоидной химии. Учебное пособие для вузов. Должикова В.Д. Практикум по коллоидной химии содержит описания лабораторных работ и контрольные вопросы по всем разделам коллоидной химии: поверхностные и капиллярные явления, адсорбционные явления на… Подробнее Купить за 634 руб

Другие книги по запросу «КАПИЛЛЯРНЫЕ ЯВЛЕНИЯ» >>

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *