Heç şam görmüsünüzmü? Ümid edirəm ki, istifadə edəcəksiniz. Şam yanarkən görə biləcəyimiz maraqlı bir fenomen var. Yanan şam fitilinin dibi adətən həmişə əridilmiş mumla (fitilin üzərində) islanır. Fitilin üzərində əridilmiş mumun olması şamın uzun müddət yanmasına səbəb olur. Əridilmiş mumun yanan şam fitilinə doğru yuxarı doğru hərəkət etməsinə səbəb nədir? Eyni fenomeni məşəllərdə də müşahidə edə bilərik.
Həyatımızdakı bir çox maraqlı şey şamlarda və yağ lampalarında baş verən hadisələrə bənzəyir. Sanki mayenin ayaqları var və bu da onun yuxarıya doğru hərəkət etməsinə imkan verir. Bunu elmi cəhətdən izah edə bilərsinizmi? Şamlarda, yağ lampalarında və bir çox digər əlaqəli hadisələrdə baş verən hadisələri izah edə bilən fizika anlayışlarından biri kapilyarlıqdır.
Birləşmə və Yapışma Qüvvələri
Koheziya eyni maddənin molekulları arasındakı cazibə qüvvəsidir, müxtəlif maddələrin molekulları arasındakı cazibə qüvvəsi isə adgeziya adlanır. Məsələn, stəkana su töksək, su molekulları bir-birini cəzb etdikdə, adgeziya isə su molekulları və şüşə molekulları bir-birini cəzb etdikdə baş verir.
Kontakt bucağı
Kapilyarlıq anlayışına dərindən nəzər salmazdan əvvəl, əvvəlcə yapışqan və birləşdirici qüvvələrin kapilyarlığa necə təsir etdiyini başa düşməliyik. Məsələn, stəkanda mayeni nəzərdən keçirək. Maye molekullarının birləşdirici qüvvələri yapışqan qüvvələrindən (maye molekulları ilə şüşə molekulları arasındakı cazibə qüvvələri) daha güclü olduqda, mayenin səthi yuxarıya doğru əyiləcək. Buna misal olaraq su stəkanda olduqda göstərmək olar. Adətən suyun stəkanın səthini islatdığı deyilir. Əksinə, yapışqan qüvvələr daha güclüdürsə, mayenin səthi aşağıya doğru əyiləcək. Məsələn, civə stəkanda olduqda.
Əyri ilə əmələ gələn bucaq təmas bucağı adlanır. Mayenin ilişmə qüvvəsi yapışma qüvvəsindən böyük olduqda, əmələ gələn təmas bucağı ümumiyyətlə 90°-dən az olur.o (şəkil a). Əksinə, əgər yapışma qüvvəsi mayenin birləşmə qüvvəsindən böyükdürsə, əmələ gələn təmas bucağı 90-dan böyükdür.o (şəkil b). Adgeziya və koheziya qüvvələrini hesablamaq nəzəri cəhətdən çətindir, lakin təmas bucağını ölçmək olar. Kapilyarlıqla əlaqə nədir?
Kapilyarlıq Konsepsiyası
Əgər mayenin koheziya qüvvəsi yapışma qüvvəsindən böyükdürsə, mayenin səthi yuxarıya doğru əyiləcək. Nazik bir boru və ya boru (qabdan daha kiçik diametrli bir boru) daxil etdikdə, daha yüksək bir maye hissəsi əmələ gələcək. Başqa sözlə, qabdakı maye borunun sütunundan yuxarı qalxır. Bunun səbəbi, boru divarı boyunca ümumi səthi gərginlik qüvvəsinin yuxarıya doğru hərəkət etməsidir. Mayenin çata biləcəyi maksimum hündürlük, səthi gərginlik qüvvəsinin borudakı mayenin çəkisinə bərabər və ya bərabər olduğu zamandır. Buna görə də, maye yalnız səthi gərginlik qüvvəsinin borudakı mayenin çəkisi ilə tarazlaşdığı bir hündürlüyə qalxa bilər.
Əksinə, yapışma qüvvəsi mayenin koheziya qüvvəsindən böyükdürsə, mayenin səthi aşağıya doğru əyiləcək. Nazik bir boru və ya boru (qabdan daha kiçik diametrli boru) daxil etdiyimiz zaman mayenin aşağı hissəsi əmələ gələcək (aşağıdakı şəklə baxın).
Bu təsir kapilyar hərəkət və ya kapilyarlıq kimi tanınır və bu nazik borular kapilyar borular adlanır. Qeyd etmək lazımdır ki, ən kiçik qan damarlarımıza kapilyar borular da deyilə bilər, çünki bu kiçik damarlarda qan dövranı da kapilyar effektindən qaynaqlanır. Eynilə, əriyən mum və ya kerosinin fitildən qalxması fenomeni də göz qabağındadır. Bundan əlavə, kapilyarlığın suyun və qida maddələrinin köklərdən yarpaqlara kiçik ksilem damarları vasitəsilə hərəkətində mühüm rol oynadığına inanılır. Kapilyarlıq olmadan torpaq səthi yağışdan və ya suvarmadan dərhal sonra quruyardı. Kapilyarlığın digər vacib təsiri torpaq hissəcikləri arasındakı boşluqlarda suyun saxlanmasıdır.
Kapilyarlıq Tənliyi
Kapilyar boru sütunundan keçən suyun hündürlüyünü necə təyin edə bilərik? Maye sütunda qalxırmış kimi görünür. 
h hündürlüyünə qədər radiusu r olan kapilyar boru. Mayeni h hündürlüyündə saxlamaqda rol oynayan qüvvə, şaquli istiqamətdə səthi gərginlik qüvvəsinin tərkib hissəsidir: F cos teta.
Kapilyar borunun yuxarı hissəsi açıqdır, buna görə də atmosfer təzyiqi mayenin səthinə təsir göstərir. Maye ilə boru arasındakı təmas səthinin uzunluğu 2 phir (dairənin ətrafı)-dır. Buna görə də, təmas səthi boyunca təsir edən səthi gərginlik qüvvəsinin şaquli komponentinin böyüklüyü aşağıdakı kimidir:
Əgər maye səthinin yuxarıya doğru əyrisi nəzərə alınmazsa, borudakı mayenin həcmi belədir:
Mayenin həcmi = Borunun səth sahəsi x Mayenin hündürlüyü
V = A h
V = (π r 2 ) h
Səthi Gərginlik Qüvvəsinin şaquli komponenti kapilyar borudakı maye sütununun çəkisi ilə tarazlaşarsa, maye daha yuxarı qalxa bilməz. Başqa sözlə, səthi gərginlik qüvvəsinin şaquli komponenti h hündürlüyündə mayenin çəkisi ilə tarazlaşdıqda maye maksimum hündürlüyə çatacaq. Səthi gərginlik qüvvəsinin şaquli komponenti aşağıdakı kimidir:
F = γ 2 π r cos θ
Bu vaxt, kapilyar borudakı mayenin çəkisi:
w = mq
w = ρ V g
w = ρ ( π r 2 saat ) g
Maye maksimum hündürlüyə (h) çatdıqda, səthi gərginlik qüvvəsinin şaquli komponenti kapilyar borudakı mayenin çəkisinə bərabər olmalıdır. Riyazi olaraq belə yazılır:
Bu, axtardığımız tənlikdir. Maye sütununun hündürlüyünü təyin etmək istəyirsinizsə, xahiş edirik bu tənlikdən istifadə edin.
