Birləşmə və Yapışma Qüvvəsi
Birləşmə qüvvəsi oxşar maddədəki molekullar arasında cazibə qüvvəsidir, qeyri-bərabər maddənin molekulları arasındakı cazibə qüvvəsinə isə Yapışma Qüvvəsi deyilir. Məsələn, stəkana su tökürük. Birləşmə su molekulları bir-birini cəzb etdikdə, yapışma isə su molekulları və şüşə molekulları bir-birini cəzb etdikdə baş verir.
Əlaqə bucağı
Kapilyarlıq anlayışını öyrənməzdən əvvəl, əvvəlcə yapışma qüvvəsinin və koheziya qüvvəsinin kapilyarlığa necə təsir etdiyini başa düşürük. Məsələn, stəkanda mayeni nəzərdən keçiririk. Maye molekulunun koheziya qüvvəsi yapışma qüvvəsindən (maye molekulu ilə şüşə molekulu arasındakı dartma qüvvəsi) daha güclü olduqda, mayenin səthi yuxarıya doğru əyri əmələ gətirəcək. Bu halın nümunəsi suyun stəkanda olmasıdır. Adətən, suyun stəkanın səthini islatdığı deyilir. Əksinə, əgər yapışma qüvvəsi daha güclüdürsə, mayenin səthi aşağıya doğru əyiləcək. Məsələn, civə stəkanda olduqda.
Əyri ilə əmələ gələn bucaq təmas bucağı adlanır. Maye birləşmə qüvvəsi yapışma qüvvəsindən yüksək olduqda, yaranan təmas bucağı ümumiyyətlə 90-dan kiçikdir.o (şəkil a). Əksinə, əgər yapışma qüvvəsi mayenin birləşmə qüvvəsindən yüksəkdirsə, yaranan təmas bucağı 90-dan böyükdür.o (şəkil b). Adgeziya və koheziya qüvvələrini hesablamaq nəzəri cəhətdən çətindir, lakin təmas bucaqlarını ölçmək olar. Bunun kapilyarlıqla nə əlaqəsi var?
Kapilyarlıq anlayışı
Əgər mayenin birləşmə qüvvəsi yapışma qüvvəsindən böyükdürsə, mayenin səthi yuxarıya doğru əyiləcək. Nazik bir boru və ya borunu (diametri qabdan kiçik olan bir boru) daxil etdikdə, qabdakı maye boru sütunundan yuxarı qalxır. Bunun səbəbi, boru divarı boyunca ümumi səth gərginliyi qüvvəsinin yuxarıya doğru işləməsidir. Mayenin əldə edə biləcəyi maksimum hündürlük, səth gərginliyi qüvvəsinin borudakı mayenin çəkisinə bərabər olduğu zamandır. Beləliklə, maye yalnız səth gərginliyi qüvvəsinin borudakı mayenin çəkisi ilə tarazlaşdığı bir hündürlüyə qalxa bilər.
Əksinə, əgər yapışma qüvvəsi mayenin birləşmə qüvvəsindən böyükdürsə, mayenin səthi aşağıya doğru əyiləcək. Nazik bir boru və ya boru (qabdan daha kiçik diametrli boru) daxil etdiyimiz zaman, o, mayenin aşağı hissəsini əmələ gətirəcək (aşağıdakı şəklə baxın).
Bu təsir kapilyar, nazik boru isə kapilyar boru adlanır. Nəzərə alın ki, ən kiçik qan damarlarımıza kapilyar borular da deyilə bilər, çünki kiçik qan damarlarında qan dövranı da kapilyarların təsiri nəticəsində baş verir. Eynilə, mumun və ya kerosinin ox boyunca əriməsinin artması fenomeni də müşahidə olunur. Bundan əlavə, kapilyarlığın suyun və qida maddələrinin köklərdən yarpaqlara ksilem damarları vasitəsilə keçməsində mühüm rol oynadığına inanılır. Kapilyarlıq yoxdursa, yağışdan dərhal sonra torpaq səthi quruyacaq. Kapilyarlığın digər əhəmiyyətli təsiri torpaq hissəcikləri arasındakı boşluqlarda suyun saxlanmasıdır.
Kapilyarlıq tənliyi
Kapilyar boru sütunundan qalxan suyun hündürlüyünü necə təyin edə bilərik? Radiusu r olan kapilyar boru sütununda maye h hündürlüyünə qədər qalxır. Mayeni h hündürlüyündə saxlayan qüvvə, şaquli istiqamətdə səthi gərginlik qüvvəsinin tərkib hissəsidir: F cos θ.
Kapilyar borunun yuxarı hissəsi açıqdır ki, mayenin səthində atmosfer təzyiqi olsun. Maye ilə boru arasındakı təmas səthinin uzunluğu 2πr (çevrə)-dir. Beləliklə, təmas səthi boyunca işləyən şaquli komponentlərin səthi gərginlik qüvvəsinin böyüklüyü aşağıdakı kimidir:
F = Səthi gərginlik qüvvəsi, γ = Səthi gərginlik, r = kapilyar borunun radiusu, θ = Təmas bucağı
Əyri yuxarıya doğru səth nəzərə alınmazsa, borudakı mayenin həcmi belədir:
Maye həcmi = borunun səth sahəsi x - mayenin hündürlüyü
V = A h
V = (π r 2 ) h
Əgər Səthi Gərginlik Qüvvəsinin şaquli komponenti kapilyar borudakı maye sütununun çəkisi ilə tarazlaşarsa, maye yenidən qalxa bilməz. Başqa sözlə, səthi gərginlik qüvvəsinin şaquli komponenti mayenin çəkisi ilə h qədər tarazlaşarsa, maye maksimum hündürlüyə çatacaq. Səthi gərginlik qüvvəsinin şaquli komponenti aşağıdakı kimidir:
F = γ 2 π r cos θ
Kapilyar borudakı mayenin çəkisi isə:
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, yazılı şəkildə:
Bu, axtardığımız tənlikdir. Maye sütununun hündürlüyünü təyin etmək istəyirsinizsə, xahiş edirik bu tənlikdən istifadə etməyi düşünün.
