Нехай рідина повністю змочує стінки капіляра. Меніск її в цьому випадку має форму півсфери (рис. 7.27) радіусом, рівним радіусу каналу капіляра r. Тоді безпосередньо під увігнутим меніском (в точці А) тиск рідини буде менше атмосферного тиску р0 на величину - (див. § 7.6):
На глибині h, яка відповідає рівню рідини в широкому посудині (в точці В), до цього тиску додається гідростатичний тиск ρgh, де ρ - щільність рідини. У широкому посудині на тому ж рівні, т. Е. Безпосередньо під плоскою поверхнею рідини (в точці С), тиск дорівнює атмосферному тиску р0. Так як рідина знаходиться в рівновазі, то тиску на одному і тому ж рівні (в точках В і С) рівні. отже,
Висота підняття рідини в капілярі прямо пропорційна поверхневому натягу її і обернено пропорційна радіусу каналу капіляра і щільності рідини.
Глибина h, на яку опускається в капілярі незмочувальна рідина, теж обчислюється за формулою (7.7.3). Це твердження ви можете перевірити самостійно.
Формулою (7.7.3) можна скористатися для визначення поверхневого натягу а. Для цього необхідно якомога точніше виміряти висоту підняття рідини h і радіус каналу трубки r. Знаючи щільність рідини ρ. поверхневий натяг а можна знайти за формулою:
Це один з найбільш поширених способів визначення поверхневого натягу.
Капілярні явища в природі, побуті і техніці
Надзвичайно важливо для рослин рух і збереження вологи в грунті. Грунт має пухке будова, і між окремими частинками її знаходяться проміжки. Вузькі проміжки є капіляри. По капілярних ходах вода піднімається до кореневої системи рослин і постачає їх необхідною вологою і поживними солями.
По капілярах знаходиться в грунті вода піднімається вгору і інтенсивно випаровується (рис. 7.28). Щоб зменшити випаровування, потрібно зруйнувати капіляри. Це досягається розпушуванням грунту.
Іноді потрібно, навпаки, посилити приплив вологи по капілярах. Тоді грунт коткують, збільшуючи цим кількість капілярних каналів.
Цікаво, а чи може вода з розчиненими в ній речовинами підніматися до верхівок високих дерев за рахунок поверхневого натягу (висота, наприклад, секвої понад 100 м). Радіус капілярів в деревині від 0,01 до 0,3 мм. Значить, в найтонших капілярах вода не піднімається вище 1,5 м. За рахунок атмосферного тиску вона може піднятися не вище 10 м, навіть якщо на кінці трубки створити вакуум. Не може високо підняти воду і осмотичний тиск, завдяки якому тиск в розчині більше, ніж в чистій рідині.
Залишається єдине припущення: вода в капілярах знаходиться в розтягнутому стані, але не розривається через тяжіння її молекул. У міру випаровування води з листя сила тяжіння піднімає її вгору. Прямі вимірювання показали, що тиск в капілярах деревини дійсно негативно і може досягати -25 атм.
У побуті капілярні явища використовують при найрізноманітніших обставинах. Прикладаючи промокальний папір, видаляють надлишок чорнила з листа, бавовняної або лляної ганчіркою витирають мокрі місця на столі або на підлозі. Застосування рушників, серветок можливо тільки завдяки наявності в них капілярів. Підняття гасу або розплавленого стеарину по ґнотах ламп і свічок обумовлено наявністю в гніт капілярних каналів. У техніці як один із способів підведення мастила до деталей машин застосовують іноді ґнотовий спосіб подачі масла.
У будівельній справі доводиться враховувати підйом вологи з ґрунту по порах будівельних матеріалів. Через це відволожуються стіни будівель. Для захисту фундаменту і стін від впливу грунтових вод і вогкості застосовують гідроізоляцію, покриваючи фундамент гарячим (рідким) бітумом або обкладаючи водонепроникним рулонний матеріал (толь або руберойд).
Вузьких трубок (капілярів) в природі і техніці безліч. У цих трубках рідина або піднімається вгору на висоту
