Na rozhraní medzi kvapalinou a pevnou látkou dochádza k zmáčaniu alebo nezmáčaniu v dôsledku interakcie molekúl kvapaliny s molekulami pevné telo:

Obr.1 Javy zmáčania (a) a nezmáčania (b) povrchu kvapaliny tuhého telesa (- kontaktný uhol) Obr.

Pretože javy zmáčania a nezmáčania sú určené relatívnymi vlastnosťami látok kvapaliny a tuhej látky, tá istá kvapalina môže byť zmáčavá pre jednu pevnú látku a nezmáčavá pre inú. Napríklad voda zmáča sklo a nezmáča parafín.

Kvantitatívna miera zvlhčovania je kontaktný uhol uhol, ktorý zviera povrch pevného telesa a dotyčnica pritiahnutá k povrchu kvapaliny v bode dotyku (kvapalina je vo vnútri uhla).

Pri zmáčaní a čím menší je uhol, tým je zmáčanie silnejšie. Ak je kontaktný uhol nula, zmáčanie sa nazýva úplné alebo dokonalé. Prípad ideálneho zmáčania možno zhruba pripísať naneseniu alkoholu na čistý sklenený povrch. V tomto prípade sa kvapalina šíri po povrchu pevnej látky, kým nepokryje celý povrch.

V prípade nezmáčavosti a čím väčší je uhol , tým silnejšia je nezmáčavosť. Pri hodnote kontaktného uhla sa pozoruje úplné nezmáčanie. V tomto prípade sa kvapalina nelepí na povrch pevnej látky a ľahko sa z nej odvaľuje. Podobný jav môžeme pozorovať, keď sa pokúšame umyť mastný povrch. studená voda. Detergentné vlastnosti mydla a syntetických práškov sa vysvetľujú skutočnosťou, že mydlový roztok má nižšie povrchové napätie ako voda. Vysoké povrchové napätie vody zabraňuje jej prenikaniu do malých pórov a medzier medzi vláknami látky.

Fenomény vlhnutia a nezmoknutia zohrávajú v živote človeka dôležitú úlohu. Pri takých výrobných procesoch, ako je lepenie, lakovanie, spájkovanie, je veľmi dôležité zabezpečiť zmáčanie povrchov. Pri vytváraní hydroizolácie je veľmi dôležité zabezpečiť nenamáčanie, syntéza vodotesných materiálov. V medicíne sú zmáčacie javy dôležité pre zabezpečenie pohybu krvi cez kapiláry, dýchanie a iné biologické procesy.

Fenomény zvlhčovania a nezmáčania sa zreteľne prejavujú v úzkych rúrach - kapiláry.

Kapilárne javy

DEFINÍCIA

Kapilárne javy je vzostup alebo pokles kvapaliny v kapilárach v porovnaní s hladinou kvapaliny v širokých trubiciach.

Zmáčacia kvapalina stúpa cez kapiláru. Kvapalina, ktorá nezmáča steny nádoby, klesá v kapiláre.

Výška h zdvihnutia kvapaliny cez kapiláru sa určuje pomerom:

kde je koeficient povrchového napätia kvapaliny; hustota kvapaliny; kapilárny polomer, zrýchlenie voľného pádu.

Hĺbka, do ktorej kvapalina padá v kapiláre, sa vypočíta podľa rovnakého vzorca.

DEFINÍCIA

Zakrivený povrch kvapaliny sa nazýva meniskus.

Pod konkávnym meniskom zmáčacej kvapaliny je tlak menší ako pod plochý povrch. Preto kvapalina v kapiláre dovtedy stúpa. kým hydrostatický tlak kvapaliny zdvihnutej v kapiláre na úrovni rovného povrchu nevyrovná tlakový rozdiel. Pod konvexným meniskom nezmáčajúcej kvapaliny je tlak väčší ako pod rovným povrchom, čo vedie k poklesu kvapaliny v kapiláre.

Kapilárne javy môžeme pozorovať ako v prírode, tak aj v bežnom živote. Pôda má napríklad sypkú štruktúru a medzi jej jednotlivými časticami sú medzery, ktorými sú kapiláry. Pri zalievaní cez kapiláry voda stúpa ku koreňovému systému rastlín a dodáva im vlhkosť. Tiež voda v pôde, stúpajúca cez kapiláry. odparuje. Aby sa znížila účinnosť odparovania, čím sa zníži strata vlhkosti, pôda sa uvoľní, čím sa zničia kapiláry. V každodennom živote sa kapilárne javy využívajú pri zmáčaní mokrého povrchu papierovou utierkou alebo obrúskom.

Príklady riešenia problémov

PRÍKLAD 1

Cvičenie	V kapiláre s polomerom 0,5 mm kvapalina stúpla o 11 mm. Nájdite hustotu danej kvapaliny, ak jej koeficient povrchového napätia je .
Riešenie	odkiaľ je hustota kvapaliny: Preveďme jednotky do sústavy SI: polomer rúrky; výška stúpania kvapaliny; koeficient povrchového napätia kvapaliny. Zrýchlenie gravitácie . Poďme počítať:
Odpoveď	Hustota kvapaliny

PRÍKLAD 2

Cvičenie	Nájdite hmotnosť vody, ktorá vystúpila cez kapiláru s priemerom 0,5 mm.
Riešenie	Výška stúpania kvapaliny cez kapiláru je určená vzorcom: Hustota kvapaliny: Objem stĺpca kvapaliny, ktorý vystúpil cez kapiláru, sa považuje za objem valca s výškou a základnou plochou: nahradením pomeru objemu stĺpca kvapaliny do vzorca pre hustotu kvapaliny dostaneme: Berúc do úvahy posledný pomer, ako aj skutočnosť, že polomer kapiláry , výška stúpania kvapaliny pozdĺž kapiláry: Z posledného vzťahu zistíme hmotnosť kvapaliny: Preveďme jednotky do sústavy SI: priemer rúrky. Zrýchlenie gravitácie . Koeficient povrchového napätia vody. Poďme počítať:
Odpoveď	Hmotnosť vody, ktorá vystúpila cez kapiláru kg.

Povrchové napätie je pomerne ľahké určiť experimentálne. Na určenie povrchového napätia existujú rôzne metódy, ktoré sa delia na statické, semistatické a dynamické. Statické metódy sú založené na kapilárnych javoch spojených so zakrivením rozhrania.

S objavením sa povrchového zakrivenia medzi fázami sa vnútorný tlak tela mení a vzniká dodatočný (kapilárny) Laplaceov tlak R, ktorý môže zvýšiť alebo znížiť charakteristiku vnútorného tlaku plochého povrchu. Tento dodatočný tlak môže byť reprezentovaný ako výsledok síl povrchového napätia smerujúcich do stredu zakrivenia kolmo na povrch. Zakrivenie môže byť pozitívne alebo negatívne (obr. 2.2).

Ryža. 2.2. Schéma vytvárania dodatočného tlaku pre povrch s kladným (a) a záporným (b) zakrivenie

K zmene objemu kvapaliny dochádza v dôsledku samovoľného poklesu povrchovej energie a jej premeny na mechanickú energiu zmeny objemu telesa. V tomto prípade v rovnici (2.2) pre Helmholtzovu energiu pri konštantách T, n, q mali by sa zvážiť iba dva pojmy. dF=-pdV+ods. V rovnováhe dF = 0, teda pdv=ods. V tomto výraze p = P- prídavný tlak (Laplaceov tlak), ktorý sa rovná tlakovému rozdielu medzi tlakom telesa s rovným a zakriveným povrchom (AR):

Pomer sa nazýva zakrivenie povrchu.

Pre sférický povrch. Nahradením tohto výrazu

do rovnice pre dodatočný tlak dostaneme Laplaceovu rovnicu:

kde G- polomer zakrivenia; - zakrivenie alebo disperzita (obr. 2.3).

Ak má povrch nepravidelný tvar, použite pojem stredného zakrivenia a Laplaceova rovnica má tvar

kde Gr / * 2 - hlavné polomery zakrivenia.

Ryža. 2.3. Kapilárne stúpanie kvapaliny počas zvlhčovania (a) a nezmáčania (o) kapilárne steny

Pre povrchové napätie je možné Laplaceovu rovnicu prepísať do tvaru zobrazujúceho proporcionalitu povrchu

polomer napätia kapiláry G a tlak R, pri ktorom z kapiláry ponorenej do kvapaliny uniká bublina plynu. Práve na tejto proporcionalite je založená metóda experimentálneho stanovenia povrchového napätia Rehbindera.

Rehbinderova metóda meria tlak, pri ktorom plynová bublina uniká z kapiláry, ktorá je znížená kvapalinou. V okamihu, keď bublina preskočí, nameraný tlak sa bude rovnať kapilárnemu tlaku, polomeru zakrivenia povrchu - polomeru kapiláry. V experimente je takmer nemožné zmerať polomer kapiláry, preto sa vykonávajú relatívne merania: tlak sa určuje v plynovej bubline, ktorá preskakuje kvapalinou so známym povrchovým napätím (táto kvapalina sa nazýva štandardná) a potom tlak R v plynovej bubline, ktorá preskakuje kvapalinou s určeným povrchovým napätím. Ako štandardná kvapalina sa zvyčajne používa destilovaná voda a na presné merania sa používa bidestilát.

Pomer povrchového napätia štandardnej kvapaliny k tlaku v bubline, ktorá cez ňu preskočí, sa nazýva konštanta

kapilárnej. So známou hodnotou povrchového napätia

(t 0 a namerané tlaky a R pre štandardnú a skúmanú kvapalinu je povrchové napätie tejto kvapaliny určené hlavným výpočtovým vzorcom tejto metódy:

Ak je hodnota známa s vysokou presnosťou, potom bude presná aj hodnota povrchového napätia určovanej kvapaliny. Rehbinderova metóda poskytuje presnosť určenia povrchového napätia do 0,01 mJ/m 2 .

Pri použití metódy zdvíhania sa meria výška stúpania (alebo poklesu) kvapaliny v kapiláre a cc sa porovnáva s výškou stúpania štandardnej kvapaliny, ktorej povrchové napätie je známe (obr. 2.4).

Ryža. 2.4.

Dôvodom kapilárneho vzostupu je, že kvapalina, ktorá zmáča steny kapiláry, vytvára určité zakrivenie povrchu a výsledný kapilárny Laplaceov tlak dvíha kvapalinu v kapiláre, kým sa hmotnosť stĺpca kvapaliny nevyrovná. pôsobiaca sila. Stúpanie kvapaliny v kapiláre sa pozoruje, keď je zakrivenie povrchu kvapaliny záporné. Pri konkávnom menisku má Laplaceov tlak tendenciu naťahovať kvapalinu a dvíhať ju, takéto kapilárne stúpanie sa nazýva pozitívne, je typické pre kvapaliny, ktoré zmáčajú steny kapiláry (napríklad v systéme sklo-voda). Naopak, ak je zakrivenie povrchu pozitívne (konvexný meniskus), potom prídavný tlak má tendenciu stláčať kvapalinu a pozoruje sa jej pokles v kapiláre, čo sa nazýva záporný kapilárny vzostup. Podobný jav je typický pre prípady, keď steny kapiláry nie sú zmáčané kvapalinou (napríklad v systéme sklo-ortuť).

Súdiac podľa obr. 2.4. zmáčanie ovplyvňuje geometriu povrchu a ak r je polomer zakrivenia, potom polomer samotnej kapiláry R súvisí s tým tým

kde v- kontaktný uhol zmáčania (akútny, za predpokladu, že steny kapiláry sú zmáčané kvapalinou). Z posledného vzťahu vyplýva, že

Dosadením tohto vzťahu do rovnice (2.4) dostaneme

Ak vezmeme do úvahy, že tlak stĺpca kvapaliny v rovnici pdv=ods súvisí s jeho výškou mgh = V(p-p^)gh, môžete získať pomer a potom Jurinov vzorec:

kde h- výška stúpania kvapaliny v kapiláre; R je hustota kvapaliny; ps je hustota jeho nasýtených pár; g- gravitačné zrýchlenie.

Za predpokladu, že hustota kvapaliny R a jeho hustota nasýtených pár ps neporovnateľné (R » p s) pre povrchové napätie môžeme písať

V zjednodušenom vzorci sa tiež predpokladá, že steny nádoby sú úplne zmáčané kvapalinou (cos v = 1):

^ _ 2(7

gR(p-Ps)"

Pri praktickom použití metódy sa výpočet povrchového napätia uskutočňuje podľa vzorca

kde a h- výška stúpania v kapiláre štandardnej a testovanej kvapaliny; p^u p- ich hustota.

Táto metóda môže byť použitá ako presná za predpokladu v - konšt, lepšie v= 0°, čo je prijateľné pre mnohé kvapaliny bez ďalších podmienok. V experimente je potrebné použiť tenké kapiláry, ktoré sú dobre zmáčané kvapalinou. Metóda kapilárneho vzostupu môže tiež poskytnúť vysokú presnosť pri určovaní povrchového napätia až do 0,01-0,1 mJ / m

Pri zmáčaní dochádza k zakriveniu povrchu, čím sa menia vlastnosti povrchovej vrstvy. Existencia prebytku voľná energia pri zakrivenom povrchu vedie k takzvaným kapilárnym javom - veľmi zvláštnym a dôležitým.

Najprv urobme kvalitatívnu úvahu na príklade mydlovej bubliny. Ak v procese vyfukovania bubliny otvoríme koniec trubice, uvidíme, že bublina umiestnená na jej konci sa zmenší a vtiahne sa do trubice. Pretože vzduch z otvoreného konca komunikoval s atmosférou, aby sa udržal rovnovážny stav mydlovej bubliny, je potrebné, aby tlak vo vnútri bol väčší ako vonkajší. Ak je súčasne trubica pripojená k monometru, zaznamená sa na nej určitý rozdiel hladiny - pretlak DP v objemovej fáze plynu z konkávnej strany povrchu bubliny.

Stanovme kvantitatívny vzťah medzi DP a polomerom zakrivenia povrchu 1/r medzi dvoma objemovými fázami v rovnováhe a oddelenými guľovým povrchom. (napríklad bublina plynu v kvapaline alebo kvapka kvapaliny v plynnej fáze). Použijeme na to všeobecný termodynamický výraz pre voľnú energiu za podmienky T = konštanta a neprítomnosti prenosu hmoty z jednej fázy do druhej dn i = 0. V rovnovážnom stave sú možné variácie v povrchovom ds a objeme dV . Nech sa V zväčší o dV as o ds. potom:

dF = - P 1 dV 1 - P 2 dV 2 + sds.

V rovnovážnom stave dF = 0. Ak vezmeme do úvahy skutočnosť, že dV 1 = dV 2, zistíme:

P 1 - P 2 \u003d s ds / dV.

Teda P1 > P2. Vzhľadom na to, že V 1 = 4/3 p r 3 , kde r je polomer zakrivenia, dostaneme:

Substitúcia dáva Laplaceovu rovnicu:

P 1 - P 2 \u003d 2s / r. (jeden)

Všeobecnejšie, pre rotačný elipsoid s hlavnými polomermi zakrivenia r 1 a r 2 je Laplaceov zákon formulovaný:

P1 - P2 \u003d s / (1 / R1 - 1 / R2).

Pre r 1 = r 2 dostaneme (1), pre r 1 = r 2 = ¥ (rovina) P 1 = P 2 .

Rozdiel DP sa nazýva kapilárny tlak. Zvážte fyzický význam a dôsledky Laplaceovho zákona, ktorý je základom teórií kapilárnych javov.Rovnica ukazuje, že tlakový rozdiel v objemových fázach sa zväčšuje s rastúcim s a so zmenšujúcim sa polomerom zakrivenia. Čím vyššia je disperzia, tým väčší je vnútorný tlak kvapaliny s guľovým povrchom. Napríklad pre kvapku vody v parnej fáze pri r = 10-5 cm je DP = 2. 73. 10 5 dynov / cm 2 "15 at. Tlak vo vnútri kvapky je teda v porovnaní s parou o 15 atm vyšší ako v plynnej fáze. Treba mať na pamäti, že bez ohľadu na to stav agregácie fázy, v rovnovážnom stave je tlak na konkávnej strane povrchu vždy väčší ako na konvexnej strane rovnica poskytuje základ pre experimentálne meranie s metódou najvyššieho tlaku bubliny. Jedným z najdôležitejších dôsledkov existencie kapilárneho tlaku je vzostup kvapaliny v kapiláre.

Kapilárne javy sú pozorované v tekutinách

V úzkych nádobách, v ktorých je vzdialenosť medzi stenami úmerná polomeru zakrivenia povrchu kvapaliny. Zakrivenie nastáva v dôsledku interakcie tekutiny so stenami nádoby. Špecifickosť správania sa kvapaliny v kapilárnych cievkach závisí od toho, či kvapalina zmáča alebo nezmáča steny nádobky, presnejšie od hodnoty kontaktného uhla zmáčania.

Uvažujme polohu hladín kvapalín v dvoch kapilárach, z ktorých jedna má lyofilný povrch, a preto sú jej steny zmáčané, zatiaľ čo druhá má lyofilizovaný povrch a nie je zmáčaná. V prvej kapiláre má povrch negatívne zakrivenie. Dodatočný Laplaceov tlak má tendenciu napínať kvapalinu. (tlak smeruje do stredu zakrivenia). Tlak pod povrchom je nižší ako tlak na rovnom povrchu. V dôsledku toho vzniká vztlaková sila, ktorá dvíha kvapalinu v kapiláre, kým hmotnosť stĺpca nevyrovná pôsobiacu silu.V druhej kapiláre je zakrivenie povrchu kladné, do kvapaliny je smerovaný dodatočný tlak, v dôsledku čoho kvapalina v kapiláre klesá.

V rovnováhe sa Laplaceov tlak rovná hydrostatickému tlaku stĺpca kvapaliny s výškou h:

DP \u003d ± 2s / r \u003d (r - r o) gh, kde r, r o sú hustoty kvapalnej a plynnej fázy, g je gravitačné zrýchlenie, r je polomer menisku.

Aby sme vztiahli výšku kapilárneho vzostupu k charakteristike zmáčania, vyjadríme polomer menisku pomocou uhla zmáčania Q a polomeru kapiláry r 0. Je zrejmé, že r 0 = r cosQ, výška kapilárne stúpanie je vyjadrené ako (Jurinov vzorec):

h \u003d 2scosQ / r 0 (r - r 0) g

Pri absencii zvlhčovania Q>90 0 сosQ< 0, уровень жидкости опускается на величину h. При полном смачивании Q = 0, сosQ = 1, в этом случае радиус мениска равен радиусу капилляра. Измерение высоты капиллярного поднятия лежит в основе одного из наиболее точных методов определения поверхностного натяжения жидкостей.

Množstvo dobre známych javov a procesov sa vysvetľuje kapilárnym vzlínaním kvapalín: impregnácia papiera a látok je spôsobená kapilárnym vzlínaním kvapaliny v póroch. Vodeodolnosť tkanín je zabezpečená ich hydrofóbnosťou - dôsledkom negatívneho kapilárneho vzlínania. Vzlínanie vody z pôdy nastáva vďaka štruktúre pôdy a zabezpečuje existenciu vegetačného krytu Zeme, stúpanie vody z pôdy pozdĺž kmeňov rastlín nastáva vďaka vláknitej štruktúre dreva, proces krvného obehu v cievach, vzlínanie vlhkosti v stenách budovy (položená hydroizolácia) atď.

Termodynamická reaktivita (t.r.s.).

Charakterizuje schopnosť látky prejsť do nejakého iného stavu, napríklad do inej fázy, vstúpiť do chemickej reakcie. Označuje vzdialenosť daného systému od rovnovážneho stavu za daných podmienok. T.r.s. je určená chemickou afinitou, ktorá môže byť vyjadrená ako zmena Gibbsovej energie alebo rozdiel v chemických potenciáloch.

R.s závisí od stupňa disperzie látky. Zmena stupňa disperzie môže viesť k posunu fázy resp chemická rovnováha.

Zodpovedajúci nárast Gibbsovej energie dG d (v dôsledku zmeny disperzie) možno znázorniť ako kombinovanú rovnicu prvého a druhého zákona termodynamiky: dG d = -S dT + V dp

Pre jednotlivú látku V = V mol a pri T = konštanta máme: dG d = V mol dp alebo DG d = V mol Dp

Dosadením Laplaceovho vzťahu do tejto rovnice dostaneme dG d = s V mol ds/dV

pre sférické zakrivenie: dG d \u003d ± 2 s V mol / r (3)

Rovnice ukazujú, že prírastok reaktivita, v dôsledku zmeny disperzie, je úmerná zakriveniu povrchu alebo disperzii.

Ak vezmeme do úvahy prechod látky z kondenzovanej fázy do plynnej fázy, potom Gibbsovu energiu možno vyjadriť ako tlak pary, čo považujeme za ideálne. Potom ďalšia zmena v Gibbsovej energii spojená so zmenou disperzie je:

dG d \u003d RT ln (p d / p s) (4), kde p d a ps sú tlak nasýtených pár na zakrivených a rovných povrchoch.

Dosadením (4) do (3) dostaneme: ln (p d / p s) = ±2 s V mol /RT r

Pomer sa nazýva Kelvinova-Thomsonova rovnica. Z tejto rovnice vyplýva, že pri kladnom zakrivení bude tlak nasýtených pár nad zakriveným povrchom tým väčší, čím väčšie bude zakrivenie, t.j. menší polomer kvapiek. Napríklad pre kvapku vody s polomerom r = 10 -5 cm (s = 73, V mol = 18) p d / p s = 0,01, t.j. 1 %. Tento dôsledok Kelvinovho-Thomsonovho zákona umožňuje predpovedať jav izotremickej destilácie, ktorý spočíva vo vyparovaní najmenších kvapiek a kondenzácii pár na väčších kvapkách a na rovnom povrchu.

Pri negatívnom zakrivení, ktoré sa vyskytuje v kapilárach počas zvlhčovania, sa získa inverzný vzťah: tlak nasýtených pár nad zakriveným povrchom (nad kvapkou) klesá so zvyšujúcim sa zakrivením (so zmenšujúcim sa polomerom kapiláry). Ak teda kvapalina zmáča kapiláru, potom ku kondenzácii pár v kapiláre dochádza pri nižšom tlaku ako na rovnom povrchu. To je dôvod, prečo sa Kelvinove rovnice často označujú ako rovnica kapilárnej kondenzácie.

Uvažujme o vplyve disperzie častíc na ich rozpustnosť. Ak vezmeme do úvahy, že zmena Gibbsovej energie je vyjadrená prostredníctvom rozpustnosti látky v inom disperznom stave, podobne ako vo vzťahu (4), dostaneme pre neelektrolyty:

ln(c d /c a) = ±2 s V mol /RT r kde c d a c a sú rozpustnosť látky v jemne rozptýlenom stave a rozpustnosť v rovnováhe s veľkými časticami tejto látky.

Pre elektrolyt, ktorý sa v roztoku disociuje na n iónov, môžeme napísať (zanedbajúc koeficienty aktivity):

ln(a d /a s) \u003d n ln (c d /c s) \u003d ±2 s V mol /RT r, kde a d a s sú aktivity elektrolytov v roztokoch nasýtených vzhľadom na vo vysoko disperznom y a hrubo dispergovanom stave. Rovnice ukazujú, že so zvyšujúcou sa disperziou sa zvyšuje rozpustnosť, čiže chemický potenciál častíc disperzný systém viac ako pri veľkej častici, o 2 s V mol/r. Rozpustnosť zároveň závisí od znamienka zakrivenia povrchu, čo znamená, že ak častice pevnej látky majú nepravidelný tvar s kladným a negatívne zakrivenie a sú v nasýtenom roztoku, potom sa oblasti s pozitívnym zakrivením rozpustia a tie s negatívnym zakrivením budú rásť. V dôsledku toho častice rozpustenej látky nakoniec získajú presne definovaný tvar zodpovedajúci rovnovážnemu stavu.

Stupeň disperzie môže tiež ovplyvniť rovnováhu chemická reakcia: - DG 0 d \u003d RT ln (K d / K), kde DG 0 d je prírastok chemickej afinity v dôsledku disperzie, Kd a K sú rovnovážne konštanty reakcií zahŕňajúcich dispergované a nedispergované látky.

So zvyšujúcou sa disperziou sa zvyšuje aktivita zložiek a v súlade s tým sa chemická rovnovážna konštanta mení jedným alebo druhým smerom v závislosti od stupňa disperzie východiskových látok a reakčných produktov. Napríklad pre rozkladnú reakciu uhličitanu vápenatého: CaC03" CaO + CO2

zvýšenie disperzity počiatočného uhličitanu vápenatého posúva rovnováhu doprava a tlak oxidu uhličitého nad systémom sa zvyšuje. Zvýšenie disperzie oxidu vápenatého vedie k opačnému výsledku.

Z rovnakého dôvodu sa so zvyšovaním disperzie oslabuje väzba kryštalizačnej vody s látkou. Takže makrokryštál Al 2 O 3. 3 H 2 O dáva vodu pri 473 K, kým v zrazenine častíc koloidnej veľkosti sa kryštalický hydrát rozkladá pri 373 K. Zlato neinteraguje s kyselinou chlorovodíkovou a koloidné zlato sa v ňom rozpúšťa. Hrubá síra významne neinteraguje so soľami striebra a koloidná síra tvorí sulfid strieborný.

Ak radi pijete koktaily alebo iné nápoje zo slamky, určite ste si všimli, že keď jeden z jej koncov spustíte do tekutiny, hladina nápoja v nej je o niečo vyššia ako v šálke alebo pohári. Prečo sa to deje? Ľudia na to väčšinou nemyslia. Ale fyzici už dávno dokázali takéto javy dobre študovať a dokonca im dali aj vlastný názov – kapilárne javy. Prišli sme na rad, aby sme zistili, prečo sa to deje a ako sa tento jav vysvetľuje.

Prečo sa vyskytujú kapiláry

V prírode má všetko, čo sa deje, rozumné vysvetlenie. Ak je kvapalina zmáčaná (napríklad voda v plastovej trubici), stúpa hore trubicou, a ak je nezmáčavá (napríklad ortuť v sklenenej fľaštičke), klesá. Navyše, čím menší je polomer takejto kapiláry, tým vyššie bude kvapalina stúpať alebo klesať. Čo vysvetľuje takéto kapilárne javy? Fyzika hovorí, že k nim dochádza v dôsledku pôsobenia síl.Ak sa pozriete pozorne na povrchovú vrstvu kvapaliny v kapiláre, všimnete si, že vo svojom tvare ide o akýsi kruh. Pozdĺž svojho okraja na stenách tubulu pôsobí takzvané povrchové napätie. Okrem toho, v prípade zmáčacej kvapaliny je jej smerový vektor nasmerovaný nadol a v prípade nezmáčacej kvapaliny je smerovaný nahor.

Podľa tretieho to nevyhnutne spôsobuje opačný tlak, ktorý sa rovná jemu v module. Práve to spôsobuje, že kvapalina stúpa alebo klesá v úzkej trubici. To vysvetľuje všetky druhy kapilárnych javov. Mnohí však už určite mali logickú otázku: „A kedy sa zastaví stúpanie alebo klesanie kvapaliny? To sa stane, keď sila gravitácie alebo Archimedova sila vyrovná silu, ktorá spôsobuje pohyb kvapaliny pozdĺž trubice.

Ako sa dajú využiť kapilárne javy?

Jednu z aplikácií tohto fenoménu, ktorý sa rozšíril vo výrobe papiernictva, pozná asi každý študent či žiak. Pravdepodobne ste už uhádli, o čom hovoríme

Jeho zariadenie vám umožňuje písať takmer v akejkoľvek polohe a tenká a jasná značka na papieri už dlho robí túto tému veľmi populárnou medzi spisovateľskými bratstvami. široko používané aj v poľnohospodárstvo regulovať pohyb a udržiavať vlhkosť v pôde. Ako viete, pôda, kde sa pestujú plodiny, má voľnú štruktúru, v ktorej sú úzke medzery medzi jej jednotlivými časticami. V skutočnosti to nie je nič iné ako kapiláry. Prostredníctvom nich vstupuje voda do koreňového systému a poskytuje rastlinám potrebnú vlhkosť a užitočné soli. Pôdna voda však tiež stúpa pozdĺž týchto ciest a pomerne rýchlo sa vyparuje. Aby sa zabránilo tomuto procesu, kapiláry by mali byť zničené. Práve na tento účel sa vykonáva kyprenie pôdy. A niekedy nastáva opačná situácia, keď je potrebné zvýšiť pohyb vody cez kapiláry. V tomto prípade sa pôda zroluje a v dôsledku toho sa zvýši počet úzkych kanálov. V každodennom živote sa kapilárne javy využívajú za rôznych okolností. Použitie pijavého papiera, uterákov a obrúskov, použitie knôtov v technológii a v technológii - to všetko je možné vďaka prítomnosti dlhých úzkych kanálov v ich zložení.

Pozor! Stránka správy stránok nezodpovedá za obsah metodologický vývoj, ako aj za súlad s vypracovaním federálneho štátneho vzdelávacieho štandardu.

• Účastník: Nikolaev Vladimir Sergejevič
• Hlava:Suleimanova Alfiya Saifullovna

Cieľ výskumná práca: zdôvodniť z hľadiska fyziky príčinu pohybu kvapaliny kapilárami, identifikovať znaky kapilárnych javov.

Úvod

V našom veku vysoká technológia Prírodné vedy zohrávajú v živote ľudí čoraz dôležitejšiu úlohu. Ľudia 21. storočia vyrábajú supervýkonné počítače, smartfóny a študujú svet okolo nás hlbšie a hlbšie. Myslím si, že ľudia sa pripravujú na novú vedecko-technickú revolúciu, ktorá zásadným spôsobom zmení našu budúcnosť. Nikto však nevie, kedy tieto zmeny nastanú. Každý človek svojou tvorbou môže tento deň priblížiť.

Táto výskumná práca je mojím malým príspevkom k rozvoju fyziky.

Táto výskumná práca je venovaná aktuálne aktuálnej téme "Kapilárne javy". V živote sa často stretávame s telami prepichnutými mnohými malými kanálikmi (papier, priadza, koža, rôzne stavebné materiály, pôda, drevo). Pri kontakte s vodou alebo inými tekutinami ich takéto telesá veľmi často absorbujú. Tento projekt ukazuje dôležitosť kapilár v živote živých a neživých organizmov.

Účel výskumnej práce: z hľadiska fyziky zdôvodniť príčinu pohybu kvapaliny kapilárami, identifikovať znaky kapilárnych javov.

Predmet štúdie: vlastnosť kvapalín, byť absorbovaná, stúpať alebo klesať cez kapiláry.

Predmet štúdia: kapilárne javy v živej a neživej prírode.

1. Študovať teoretický materiál o vlastnostiach kvapaliny.
2. Oboznámte sa s materiálom o kapilárnych javoch.
3. Vykonajte sériu experimentov na určenie príčiny vzostupu tekutiny v kapilárach.
4. Zhrňte materiál preštudovaný počas práce a sformulujte záver.

Predtým, ako pristúpime k štúdiu kapilárnych javov, je potrebné oboznámiť sa s vlastnosťami kvapaliny, ktoré zohrávajú významnú úlohu pri kapilárnych javoch.

Povrchové napätie

Samotný pojem "povrchové napätie" znamená, že látka na povrchu je v "tesnom", to znamená napnutom stave, čo sa vysvetľuje pôsobením sily nazývanej vnútorný tlak. Vťahuje molekuly do kvapaliny v smere kolmom na jej povrch. Molekuly nachádzajúce sa vo vnútorných vrstvách látky teda pociťujú v priemere rovnakú príťažlivosť vo všetkých smeroch od okolitých molekúl; molekuly povrchovej vrstvy sú vystavené nerovnakej príťažlivosti zo strany vnútorných vrstiev látok a zo strany ohraničujúcej povrchovú vrstvu média. Napríklad na rozhraní kvapalina-vzduch sú molekuly kvapaliny nachádzajúce sa v povrchovej vrstve priťahované silnejšie od susedných molekúl vnútorných vrstiev kvapaliny ako od molekúl vzduchu. To je dôvod rozdielu vlastností povrchovej vrstvy kvapaliny od vlastností jej vnútorných objemov.

Vnútorný tlak spôsobuje, že molekuly nachádzajúce sa na povrchu kvapaliny sú vtiahnuté dovnútra a tým má tendenciu zmenšovať povrch na minimum za daných podmienok. Sila pôsobiaca na jednotku dĺžky rozhrania, spôsobujúca zmršťovanie povrchu kvapaliny, sa nazýva sila povrchového napätia alebo jednoducho povrchové napätie σ.

Povrchové napätie rôznych kvapalín nie je rovnaké, závisí od ich molárneho objemu, polarity molekúl, schopnosti molekúl vytvárať medzi sebou vodíkové väzby atď.

So zvyšujúcou sa teplotou povrchové napätie lineárne klesá. Povrchové napätie kvapaliny je tiež ovplyvnené nečistotami, ktoré sú v nej prítomné. Látky, ktoré znižujú povrchové napätie, sa nazývajú povrchovo aktívne látky (tenzidy). Vo vzťahu k vode sú povrchovo aktívne látky ropné produkty, alkoholy, éter, mydlo a iné kvapaliny a pevné látky. Niektoré látky zvyšujú povrchové napätie. Nečistoty solí a cukru, napr.

Vysvetľuje to MKT. Ak sú príťažlivé sily medzi molekulami samotnej kvapaliny väčšie ako príťažlivé sily medzi molekulami povrchovo aktívnej látky a kvapaliny, potom sa molekuly kvapaliny dostanú dovnútra z povrchovej vrstvy a molekuly povrchovo aktívnej látky sú vytlačené na povrch. . Je zrejmé, že molekuly soli a cukru budú vtiahnuté do kvapaliny a molekuly vody budú vytlačené na povrch. Povrchové napätie, základný pojem fyziky a chémie povrchových javov, je teda jednou z najdôležitejších charakteristík aj v praxi. Treba poznamenať, že akékoľvek vážne Vedecký výskum v oblasti fyziky heterogénnych systémov vyžaduje meranie povrchového napätia. História experimentálnych metód určovania povrchového napätia, ktorá má viac ako dve storočia, prešla od jednoduchých a hrubých metód k presným metódam, ktoré umožňujú zistiť povrchové napätie s presnosťou stotín percenta. Záujem o tento problém sa v posledných desaťročiach zvýšil najmä v súvislosti s ľudskou vesmírnou cestou, rozvojom priemyselnej štruktúry, kde kapilárne sily v rôznych zariadeniach často hrajú rozhodujúcu úlohu.

Jedna taká metóda na určenie povrchového napätia je založená na zdvihnutí zmáčacej kvapaliny medzi dve sklenené dosky. Mali by byť spustené do nádoby s vodou a postupne zložené paralelne k sebe. Voda začne medzi platňami stúpať - bude vtiahnutá silou povrchového napätia, ktorá bola spomenutá vyššie. Je ľahké vypočítať koeficient povrchového napätia σ podľa výšky stúpania vody y a medzery medzi doskami d.

Sila povrchového napätia F= 2σ L, kde L- dĺžka taniera (dvojka sa objavila v dôsledku skutočnosti, že voda je v kontakte s oboma taniermi). Táto sila drží vrstvu vodnej hmoty m = ρ Ldu, kde ρ je hustota vody. Teda 2σ L = ρ Ldug. Odtiaľ môžeme nájsť koeficient povrchového napätia σ = 1/2(ρ gdu). (1) Zaujímavejšie je to urobiť takto: stlačte taniere k sebe na jednom konci a na druhom nechajte malú medzeru.

Voda stúpne a vytvorí sa medzi taniermi úžasne správny povrch. Rez tejto plochy zvislou rovinou je hyperbola. Na dôkaz stačí namiesto d nahradiť medzeru na danom mieste vo vzorci (1) novým výrazom. Z podobnosti zodpovedajúcich trojuholníkov (pozri obr. 2) d = D (X/L). Tu D- vôľa na konci L je dĺžka dosky a X- vzdialenosť od miesta dotyku dosiek k miestu, kde sa určuje medzera a výška hladiny. Teda σ = 1/2(ρ gu)D(X/L), alebo pri= 2σ L/ρ gD(1/ X). (2) Rovnica (2) je skutočne hyperbolická rovnica.

Zmáčanie a nezmáčanie

Pre podrobné štúdium kapilárnych javov je potrebné zvážiť aj niektoré molekulárne javy, ktoré sa nachádzajú na trojfázovej hranici koexistencie pevných, kvapalných a plynných fáz, najmä sa uvažuje o kontakte kvapaliny s pevným telesom. Ak sú adhézne sily medzi molekulami kvapaliny väčšie ako medzi molekulami tuhého telesa, potom kvapalina má tendenciu zmenšovať hranicu (plochu) svojho kontaktu s pevným telesom a podľa možnosti od nej ustupovať. Kvapka takejto kvapaliny na vodorovnom povrchu pevnej látky bude mať podobu sploštenej gule. V tomto prípade sa kvapalina nazýva nezmáčavá tuhá látka. Uhol θ, ktorý zviera povrch pevného telesa a dotyčnica k povrchu kvapaliny, sa nazýva okrajový uhol. Pre nezmáčanie θ > 90°. V tomto prípade sa pevný povrch, ktorý nie je zmáčaný kvapalinou, nazýva hydrofóbny alebo oleofilný. Ak sú kohézne sily medzi molekulami kvapaliny menšie ako medzi molekulami kvapaliny a pevnej látky, potom kvapalina má tendenciu zvyšovať hranicu kontaktu s pevnou látkou. V tomto prípade sa kvapalina nazýva zmáčanie tuhej látky; kontaktný uhol θ< 90°. Поверхность же будет носить название гидрофильная. Случай, когда θ = 180°, называется полным несмачиванием. Однако это практически никогда не наблюдается, так как между молекулами жидкости и твёрдого тела всегда действуют силы притяжения. При θ = 0° наблюдается полное смачивание: жидкость растекается по всей поверхности твёрдого тела. Полное смачивание или полное несмачиваение являются крайними случаями. Между ними в зависимости от соотношения молекулярных сил промежуточное положение занимают переходные случаи неполного смачивания.

Zmáčavosť a nezmáčavosť sú relatívne pojmy: kvapalina, ktorá zmáča jednu pevnú látku, nemusí zmáčať inú. Napríklad voda zmáča sklo, ale nezmáča parafín; Ortuť nezmáča sklo, ale zmáča meď.

Zmáčanie sa zvyčajne interpretuje ako výsledok pôsobenia síl povrchového napätia. Nech je povrchové napätie na rozhraní vzduch-kvapalina σ 1,2, na rozhraní kvapalina-pevná látka σ 1,3 a na rozhraní vzduch-tuhá látka σ 2,3.

Na jednotku dĺžky zmáčacieho obvodu pôsobia tri sily, číselne rovné σ 1,2, σ 2,3, σ 1,3, smerujúce tangenciálne k príslušným rozhraniam. V prípade rovnováhy sa musia všetky sily navzájom vyrovnávať. Sily σ 2,3 a σ 1,3 pôsobia v rovine povrchu pevného telesa, sila σ 1,2 smeruje k povrchu pod uhlom θ.

Rovnovážna podmienka pre medzifázové povrchy má nasledujúci tvar:

Hodnota cosθ sa zvyčajne nazýva zmáčanie a označuje sa písmenom B.

Určitý vplyv na zmáčanie má stav povrchu. Zmáčavosť sa dramaticky mení už v prítomnosti monomolekulárnej vrstvy uhľovodíkov. Tie sú vždy prítomné v atmosfére v dostatočnom množstve. Určitý vplyv na zmáčanie má aj povrchový mikroreliéf. Dodnes však nebola odhalená jediná zákonitosť vplyvu drsnosti akéhokoľvek povrchu na jeho zmáčanie akoukoľvek kvapalinou. Napríklad Wenzel-Deryaginova rovnica cosθ = X cosθ0 spája kontaktné uhly kvapaliny na drsných (θ) a hladkých (θ 0) povrchoch s pomerom x plochy skutočného povrchu drsného telesa k jeho priemetu do roviny. V praxi sa však táto rovnica nie vždy dodržiava. Podľa tejto rovnice teda v prípade zmáčania (θ<90) шераховатость должна приводить к понижению краевого угла (т.е. к большей гидрофильности), а в случае θ >90 - k jeho zvýšeniu (t.j. k väčšej hydrofóbnosti). Na základe toho sa spravidla uvádzajú informácie o vplyve drsnosti na zmáčanie.

Podľa mnohých autorov je rýchlosť šírenia kvapaliny na nerovnom povrchu nižšia v dôsledku skutočnosti, že počas roztierania kvapalina zaznamená oneskorený účinok objavených hrbolčekov (hrbov) drsnosti. Je potrebné poznamenať, že ako hlavná charakteristika zmáčania v kapilárach sa používa rýchlosť zmeny priemeru škvrny tvorenej striktne dávkovanou kvapkou kvapaliny nanesenou na čistý povrch materiálu. Jeho hodnota závisí od povrchových javov, ako aj od viskozity kvapaliny, jej hustoty a prchavosti.

Je zrejmé, že viskóznejšia kvapalina s inými rovnakými vlastnosťami sa šíri po povrchu dlhšie, a preto pomalšie preteká kapilárnym kanálom.

Kapilárne javy

Kapilárne javy, súbor javov spôsobených povrchovým napätím na rozhraní nemiešateľných médií (v systémoch kvapalina-kvapalina, kvapalina-plyn alebo para) za prítomnosti zakrivenia povrchu. Špeciálny prípad povrchových javov.

Po podrobnom štúdiu síl, ktoré sú základom kapilárnych javov, stojí za to ísť priamo ku kapiláram. Empiricky teda možno pozorovať, že zmáčacia kvapalina (napríklad voda v sklenenej trubici) stúpa cez kapiláru. V tomto prípade, čím menší je polomer kapiláry, tým vyššie v ňom stúpa kvapalina. Kvapalina, ktorá nezmáča steny kapilár (napríklad ortuť so sklenenou trubicou), klesá v širokej nádobe pod hladinu kvapaliny. Prečo teda zmáčacia kvapalina stúpa cez kapiláru, zatiaľ čo nezmáčavá kvapalina klesá?

Nie je ťažké si všimnúť, že povrch kvapaliny je trochu zakrivený priamo na stenách nádoby. Ak molekuly kvapaliny, ktoré sú v kontakte so stenou nádoby, interagujú s molekulami tuhého telesa silnejšie ako navzájom, v tomto prípade má kvapalina tendenciu zväčšovať plochu kontaktu s pevným telesom (zvlhčujúca kvapalina). V tomto prípade sa povrch kvapaliny ohýba a hovorí sa, že zmáča steny nádoby, v ktorej sa nachádza. Ak molekuly kvapaliny interagujú medzi sebou silnejšie ako s molekulami stien nádoby, potom má kvapalina tendenciu zmenšovať plochu kontaktu s pevnou látkou a jej povrch sa zakrivuje nahor. V tomto prípade sa hovorí o nezmáčaní stien nádoby kvapalinou.

V úzkych rúrkach, ktorých priemer je zlomok milimetra, zakrivené okraje kvapaliny pokrývajú celú povrchovú vrstvu a celý povrch kvapaliny v takýchto rúrach má tvar pripomínajúci pologuľu. Ide o takzvaný meniskus. Môže byť konkávne, čo sa pozoruje v prípade zvlhčovania, a konvexné, keď nie je navlhčené. Polomer zakrivenia povrchu kvapaliny je rovnakého rádu ako polomer rúrky. Fenomény vlhnutia a nezmáčania v tento prípad je tiež charakterizovaný kontaktným uhlom θ medzi zmáčaným povrchom kapiláry a meniskom v miestach ich dotyku.

Pod konkávnym meniskom zmáčacej kvapaliny je tlak menší ako pod rovným povrchom. Preto kvapalina v úzkej trubici (kapiláre) stúpa, kým hydrostatický tlak kvapaliny zdvihnutej v kapiláre na úrovni rovného povrchu nevyrovná tlakový rozdiel. Pod konvexným meniskom nezmáčajúcej kvapaliny je tlak väčší ako pod rovným povrchom, čo vedie k klesaniu nezmáčacej kvapaliny.

Prítomnosť síl povrchového napätia a zakrivenie povrchu kvapaliny v kapiláre sú zodpovedné za dodatočný tlak pod zakriveným povrchom, nazývaný Laplaceov tlak: ∆ p= ± 2σ / R.

Znamienko kapilárneho tlaku („plus“ alebo „mínus“) závisí od znamienka zakrivenia. Stred zakrivenia konvexného povrchu je vo vnútri zodpovedajúcej fázy. Konvexné povrchy majú kladné zakrivenie, konkávne plochy majú záporné zakrivenie.

Rovnovážna podmienka pre kvapalinu v kapiláre je teda určená rovnosťou

p 0 = p 0 – (2σ / R) + ρ gh (1)

kde ρ je hustota kvapaliny, h je výška jeho vzostupu v trubici, p 0 - atmosférický tlak.

Z tohto výrazu vyplýva, že h= 2σ/ρ gR. (2)

Výsledný vzorec transformujeme vyjadrením polomeru zakrivenia R meniskus cez polomer kapilárnej trubice r.

Z obr. 6.18 z toho vyplýva r = R cosθ . Nahradením (1) za (2) dostaneme: h= 2σ cosθ/ρ gr.

Výsledný vzorec, ktorý určuje výšku stúpania kvapaliny v kapiláre, sa nazýva Jurinov vzorec. Je zrejmé, že čím menší je polomer trubice, tým vyššie v nej stúpa kvapalina. Okrem toho sa výška zdvihu zvyšuje so zvyšujúcim sa koeficientom povrchového napätia kvapaliny.

Stúpanie zmáčacej kvapaliny cez kapiláru možno vysvetliť iným spôsobom. Ako už bolo spomenuté, pri pôsobení síl povrchového napätia má povrch kvapaliny tendenciu sa zmršťovať. Výsledkom je, že povrch konkávneho menisku má tendenciu sa narovnávať a stávať sa plochým. Súčasne ťahá čiastočky kvapaliny ležiace pod ňou a kvapalina stúpa hore kapilárou. Ale povrch kvapaliny v úzkej trubici nemôže zostať plochý, musí mať tvar konkávneho menisku. Akonáhle daná plocha nadobudne v novej polohe podobu menisku, bude mať opäť tendenciu sa sťahovať atď. V dôsledku týchto dôvodov zmáčacia kvapalina stúpa cez kapiláru. Zdvíhanie sa zastaví, keď sila gravitácie F Gravitácia zvýšeného stĺpca kvapaliny, ktorý sťahuje povrch nadol, vyrovná výslednú silu F síl povrchového napätia smerujúcich tangenciálne ku každému bodu na povrchu.

Po obvode kontaktu povrchu kvapaliny so stenou kapiláry pôsobí sila povrchového napätia rovnajúca sa súčinu koeficientu povrchového napätia a obvodu: 2σπ r, kde r je polomer kapiláry.

Gravitačná sila pôsobiaca na zdvihnutú tekutinu je

F prameň = mg = ρ Vg = ρπ r^2hg

kde ρ je hustota kvapaliny; h je výška stĺpca kvapaliny v kapiláre; g- usporiadanie gravitácie.

Stúpanie kvapaliny sa zastaví, keď F prameň = F alebo ρπ r^2hg= 2σπ r. Preto výška stúpania kvapaliny v kapiláre h= 2σ/ρ gR.

V prípade nezmáčavej kvapaliny táto kvapalina, ktorá sa snaží zmenšiť jej povrch, klesne nadol a vytlačí kvapalinu z kapiláry.

Odvodený vzorec je použiteľný aj pre nezmáčajúce kvapaliny. V tomto prípade h je výška kvapaliny v kapiláre.

Kapilárne javy v prírode

Kapilárne javy sú v prírode tiež veľmi časté a často sa využívajú v praktických ľudských činnostiach. Drevo, papier, koža, tehla a mnohé iné predmety okolo nás majú kapiláry. Cez kapiláry stúpa voda pozdĺž stoniek rastlín a vstrebáva sa do uteráka, keď sa ním sušíme. Stúpajúca voda cez najmenšie otvory v kúsku cukru, odber krvi z prsta sú tiež príklady kapilárnych javov.

Ľudský obehový systém, začínajúc veľmi hrubými cievami, končí veľmi rozsiahlou sieťou najtenších kapilár. Môžu byť zaujímavé napríklad takéto údaje. Plocha prierezu aorty je 8 cm2. Priemer krvnej kapiláry môže byť 50-krát menší ako jej priemer ľudské vlasy s dĺžkou 0,5 mm. V tele dospelého človeka je asi 160 miliárd kapilár. Ich celková dĺžka dosahuje 80 tisíc km.

Cez početné kapiláry prítomné v pôde voda z hlbokých vrstiev stúpa na povrch a intenzívne sa vyparuje. Na spomalenie procesu straty vlhkosti sa kapiláry ničia uvoľnením pôdy pomocou brán, kultivátorov, rozrývačov.

Praktická časť

Vezmite sklenenú trubicu s veľmi malým vnútorným priemerom ( d < l мм), так называемый капилляр. Опустим один из концов капилляра в сосуд с водой -вода поднимется выше уровня воды в сосуде. Поверхностное натяжение способно поднимать жидкость на сравнительно большую высоту.

Stúpanie kvapaliny pôsobením síl povrchového napätia vody možno pozorovať v jednoduchom experimente. Vezmite čistú handru a jeden jej koniec ponorte do pohára s vodou a druhý zaveste cez okraj pohára. Voda začne stúpať cez póry látky, podobne ako v kapilárach, a nasiakne celú látku. Prebytočná voda bude odkvapkávať zo závesného konca (pozri fotografiu 2).

Ak si na experiment vezmete látku svetlej farby, potom fotografia ukazuje veľmi zle, ako sa voda šíri cez látku. Majte tiež na pamäti, že nie zo všetkých tkanín bude zo závesného konca kvapkať prebytočná voda. Tento experiment som urobil dvakrát. Prvýkrát sme použili ľahkú látku (bavlnený dres); z visiaceho konca veľmi dobre kvapkala voda. Druhýkrát použili tmavú látku (úplet zo zmesových vlákien - bavlna a syntetika); bolo jasne vidno, ako sa voda rozteka po latke, ale kvapky z visiaceho konca nekvapkali.

Vzostup kvapaliny cez kapiláry nastáva, keď sú sily priťahovania molekúl kvapaliny k sebe menšie ako sily ich priťahovania k molekulám pevnej látky. V tomto prípade kvapalina zmáča pevnú látku.

Ak vezmete nie veľmi tenkú hadičku, naplníte ju vodou a spodný koniec hadičky zatvoríte prstom, uvidíte, že hladina vody v hadičke je konkávna (obr. 9).

Je to dôsledok skutočnosti, že molekuly vody sú silnejšie priťahované k molekulám stien nádoby ako k sebe navzájom.

Nie všetky tekutiny a nie v žiadnych hadičkách sa „lepia“ na steny. Stáva sa aj to, že kvapalina v kapiláre klesne pod hladinu v širokej nádobe, pričom jej povrch je vypuklý. O takejto kvapaline sa hovorí, že nezmáča povrch pevnej látky. Vzájomná príťažlivosť molekúl kvapaliny je silnejšia ako príťažlivosť molekúl stien nádoby. Takto sa správa napríklad ortuť v sklenenej kapiláre. (Obr. 10)

Záver

V priebehu tejto práce som sa teda uistil, že:

1. Kapilárne javy hrajú v prírode dôležitú úlohu.
2. Stúpanie kvapaliny v kapiláre pokračuje dovtedy, kým sa gravitačná sila pôsobiaca na stĺpec kvapaliny v kapiláre nerovná v absolútnej hodnote výslednej sile.
3. Zmáčavá kvapalina v kapilárach stúpa a nezmáčavá kvapalina klesá dole.
4. Výška stúpania kvapaliny v kapiláre je priamo úmerná jej povrchovému napätiu a nepriamo úmerná polomeru kapilárneho kanálika a hustote kvapaliny.