6.10. S-au înregistrat fenomene capilare. Formula Jurena
În viață, de multe ori trebuie să vă ocupați de corpuri, permeabile cu multe canale mici (hârtie, fire, piele, sol, lemn). Intrând în contact cu apă sau alte lichide, astfel de corpuri absorb foarte des lichidul. Aceasta este baza pentru acțiunea prosopului, fitilul în lampă, nutriția plantelor. Fenomenele similare pot fi observate și în tuburile foarte înguste de sticlă, numite capilare (din cuvântul latin "capilar" - păr).
Pentru vasele capilare sunt caracterizate în primul rând prin curbura suprafeței lichidului în ea, cu toate acestea, în aceste nave să manifeste pe deplin efectele cauzate de excesul de presiune Laplace. Astfel de efecte includ ascensiunea capilară.
Să găsim ridicarea lichidului într-un tub capilar cilindric cu raza r (figura 6.17a). Să presupunem că umezește lichid suprafața tubului, prin care acesta din urmă este format cu o rază simetrică menise concavă a curburii a două secțiuni transversale perpendiculare reciproc. De asemenea, observăm că schimbarea presiunii lichidului când acesta este ridicat la o înălțime de ordinul lui r va fi neglijată. În această aproximare, se poate presupune că presiunea la toate punctele meniscului este aceeași.
Sub suprafața curbată a meniscului concav, presiunea în lichid, așa cum s-a discutat mai sus, este mai mică decât presiunea atmosferică P0 de presiunea Laplace (figura 6.17b).
Sub influența diferenței de presiune care rezultă de la nivelul suprafeței lichidului din vas și o largă direct sub meniscului în tubul capilar lichidul începe să se ridice de-a lungul tubului, și va crește atâta timp cât presiunea hidrostatică a coloanei de lichid crescut nu va fi egală cu presiunea Laplace.
Condiția pentru echilibrul unui lichid într - un tub capilar este dată de
Formula obținută, care determină înălțimea creșterii lichidului în tubul capilar, se numește formula lui Juren. Evident, cu cât raza tubului este mai mică, cu atât crește lichidul în acesta. În plus, înălțimea creșterii crește cu coeficientul de tensiune superficială a lichidului.
În cazul special pentru un lichid care umezește complet pereții unui capilar, formula Juren devine:
Capsele ascendente pot fi observate nu numai în capilari cilindrice. De asemenea, lichidul se ridică între două plăci separate printr-un spațiu îngust (Figura 6.19). Dacă plăcile sunt paralele una cu alta, atunci meniscul are o formă cilindrică cu o rază de curbură a uneia dintre secțiunile egale cu. Raza de curbură a unei alte secțiuni normale a unui menisc cilindric poate fi considerată egală cu infinitatea. În această condiție, înălțimea creșterii lichidului dintre plăci este egală cu:
Formula ia în considerare faptul că presiunea Laplace cu un menisc cilindric este egală cu.
Dacă lichidul nu udă tubul capilar este format într-un menise convex, centrul de curbură care nu este, ca în lichid. În acest caz, presiunea suplimentară Laplace este îndreptată în jos. Nivelul lichidului din tubul capilar scade sub nivelul lichidului în partea largă a vasului. Se spune că există o creștere capilară negativă (Figura 6.20). De asemenea, observăm că formula Juren poate fi utilizată pentru a determina experimental coeficientul de tensiune superficială a unui lichid. Pentru aceasta, măsurați raza tubului capilar și înălțimea lichidului din acesta.
În concluzie, subliniem că fenomenul provocat de capilaritate, joacă un rol important în natură, în special lor o mare importanță în organismele vii, care sunt o parte importantă a sistemului circulator este cel mai mic capilare.