Капілярний (внутрішнє) тиск

Якщо поверхню рідини плоска (наприклад, рідина по-мещена в широкий посудину), то тиск в точках, розташованих безпосередньо над і під поверхнею, однаково; у відкритому посуді воно дорівнює атмосферному. Однак на викривлену поверх-ність розділу діє додаткове, так зване ка-піллярное, або внутрішнє, тиск # 8710; р; це тиск обусловле-но поверхневий натяг # 963; і пов'язане з прагненням поверх-ності до скорочення. чим вище # 963; і чим більше кривизна поверх-ності (кривизна визначається величиною. де r - радіус кривизни), тим більше абсолютна величина цього тиску.

Для поверхні сферичної форми

Радіус кривизни вважається позитивним при опуклою поверхні і негативним при увігнутою.

Якщо рідина знаходиться в капілярі радіуса r0. а крайовий кут змочування внутрішньої поверхні капіляра дорівнює # 952; (Рис.1.11), то співвідношення радіусу кривизни поверхні рідини і радіусу капіляра виражається формулою

і капілярний тиск

# 8710; р позитивно при поганому змочуванні (# 952;> 90 °, меніск випук-лий) і негативно при хорошому (меніск увігнутий).

Капілярний (внутрішнє) тиск

Мал. 1.11. Радіус кривизни поверхні рідини

Тому, якщо в рідину, що знаходиться в широкому посудині (тобто з плоскою поверхнею), опустити капілярну трубку, то можливі два випадки (рис.1.12):

а) внутрішня поверхня трубки Ліофільні: рівень жид-кістки в трубці буде вище, ніж в посудині;

б) внутрішня поверхня трубки ліофобность: рівень жид-кістки в трубці буде нижче, ніж в посудині.

Ефект цей буде тим сильніше виражений, чим менше радіус капіляра. Наприклад, по тонких капілярах деревини вода може підніматися дуже високо.

Величину підняття або опускання рівня рідини h можна розрахувати, так як надлишкове (рис.1.12, а) або відсутню (1.12, б) тиск стовпа рідини висотою h врівноважується капілярним тиском:

де # 961; - щільність рідини; - прискорення сили тяжіння.

З рівнянь (1.13) і (1.14)

Капілярний (внутрішнє) тиск

Рис.1.12. Поведінка рідини в змочують (а)

і несмачіваемих (б) капілярах

Завдяки капілярному тиску добре змочує по-поверхню капілярів рідина може мимоволі "затяги-тися" в звужуються капіляри і пори. Як видно з рис.1.13, рідина повинна мимовільно переміщатися по капіляри вправо через різницю капілярних тисків:

Капілярний (внутрішнє) тиск

Мал. 1.13. Мимовільне переміщення рідини по капіляри

Якщо в рідину опущені дві пластини (ріс.1.14), то меніск в цьому випадку має циліндричну форму і чи

де d- відстань між пластинами.

На цю величину зменшується внутрішній тиск рідини. Тому, якщо дві пластини (з гідрофільної поверхнею) скласти так, щоб між ними залишилася тонка прошарок рідини, то вони будуть притягатися один до одного з силою

де - поверхня, змочена рідиною.

Щоб відірвати одну пластинку від іншої, потрібно докласти перпендикулярно поверхні пластин силу F> f.

Саме з цієї причини частинки порошків з гідрофільних матеріалів (пісок і т.п.) після змочування водою злипаються (вологий пісок не пилить, його можна формувати).

Капілярний (внутрішнє) тиск

Мал. 1.14. Тяжіння в воді двох пластин, що мають

Схожі статті