Capillarity

An robh thu riamh air coinneal fhaicinn? Tha mi an dòchas gun cleachd thu i. Is e rud inntinneach a chì sinn nuair a bhios coinneal a’ losgadh. Mar as trice bidh bonn buic coinnle a tha a’ losgadh fliuch le cèir leaghte (air a’ bhuic). Tha làthaireachd cèir leaghte air a’ bhuic a’ ciallachadh gum faod a’ choinneal losgadh airson ùine mhòr. Dè a tha ag adhbhrachadh gum bi cèir leaghte a’ gluasad suas a dh’ionnsaigh buic na coinnle a tha a’ losgadh? Chì sinn an aon rud ann an lòchrain.

Tha mòran rudan inntinneach nar beatha coltach ris na rudan a tha a’ tachairt ann an coinnlean agus lampaichean ola. Tha e mar gum biodh casan aig an leaghan, a’ leigeil leis gluasad suas. An urrainn dhut seo a mhìneachadh gu saidheansail? Is e capillarity aon bhun-bheachd fiosaigs as urrainn mìneachadh a dhèanamh air na rudan a tha a’ tachairt ann an coinnlean, lampaichean ola, agus mòran rudan co-cheangailte eile.

Feachdan Co-leanailteachd agus Greamachaidh

’S e co-leanailteachd an fheachd tharraingeach eadar moileciuilean den aon stuth, agus canar greamachadh ris an fheachd tharraingeach eadar moileciuilean diofar stuthan. Mar eisimpleir, ma dhòirteas sinn uisge ann an glainne, bidh co-leanailteachd a’ tachairt nuair a bhios moileciuilean uisge a’ tàladh a chèile, agus bidh greamachadh a’ tachairt nuair a bhios moileciuilean uisge agus moileciuilean glainne a’ tàladh a chèile.

Ceàrn Conaltraidh

Mus tèid sinn nas doimhne a-steach do bhun-bheachd capillarity, feumaidh sinn an toiseach tuigsinn mar a bheir feachdan greamach agus co-leanailteach buaidh air capillarity. Mar eisimpleir, smaoinich air leaghan ann an glainne. Nuair a bhios feachdan co-leanailteach nam moileciuilean leaghan nas làidire na na feachdan greamach (na feachdan tarraingeach eadar na moileciuilean leaghan agus na moileciuilean glainne), lùbaidh uachdar an leaghan suas. Is e eisimpleir de seo nuair a bhios uisge ann an glainne. Thathas ag ràdh gu cumanta gu bheil uisge a’ fliuchadh uachdar a’ ghlainne. Air an làimh eile, ma tha na feachdan greamach nas làidire, lùbaidh uachdar an leaghan sìos. Mar eisimpleir, nuair a bhios mearcair ann an glainne.

Capillarity 1Canar ceàrn conaltraidh ris a’ cheàrn a chruthaicheas an lùb. Nuair a bhios feachd co-leanailteach an leaghan nas motha na feachd greamachaidh, mar as trice bidh an ceàrn conaltraidh a chruthaichear nas lugha na 90°.o (dealbh a). Air an làimh eile, ma tha an fheachd greamachaidh nas motha na an fheachd co-leanailteachd leaghan, tha an ceàrn conaltraidh a chaidh a chruthachadh nas motha na 90o (figear b). Tha e doirbh feachdan greamachaidh is co-leanailteachd obrachadh a-mach ann an teòiridh, ach faodar ceàrn conaltraidh a thomhas. Dè an dàimh a th’ ann ri capillarity?

Bun-bheachd na Capillarity

Capillarity 2Ma tha feachd co-leanailteach lionn nas motha na an fheachd ghreamachaidh, lùbaidh uachdar an lionn suas. Nuair a chuireas sinn tiùb no pìob tana a-steach (pìob le trast-thomhas nas lugha na an soitheach), cruthaichidh earrann nas àirde den lionn. Ann am faclan eile, bidh an lionn anns an t-soitheach ag èirigh tro cholbh na pìoba. Tha seo air sgàth gu bheil an fheachd teannachaidh uachdar iomlan air feadh balla an tiùba ag obair suas. Is e an àirde as àirde as urrainn do lionn a ruighinn nuair a tha an fheachd teannachaidh uachdar co-ionann ri no co-ionann ri cuideam an lionn anns a’ phìob. Mar sin, chan urrainn don lionn èirigh ach gu àirde far a bheil an fheachd teannachaidh uachdar air a chothromachadh le cuideam an lionn anns a’ phìob.

Air an làimh eile, ma tha an fheachd greamachaidh nas motha na feachd co-leanailteach an leaghan, lùbaidh uachdar an leaghan sìos. Nuair a chuireas sinn tiùb no pìob tana a-steach (pìob le trast-thomhas nas lugha na an soitheach), cruthaichidh pàirt ìosal den leaghan (faic an dealbh gu h-ìosal).

Capillarity 3Canar gluasad capillary, no capillarity, ris a’ bhuaidh seo, agus canar tiùban capillary ris na tiùban tana seo. Is fhiach a thoirt fa-near gum faodar tiùban capillary a ghairm ris na soithichean fala as lugha againn cuideachd, leis gu bheil cuairteachadh fala anns na soithichean beaga seo cuideachd mar thoradh air a’ bhuaidh capillary. San aon dòigh, tha am feallsanachd de chèir no ceirisín leaghte ag èirigh tro bhuic follaiseach cuideachd. A bharrachd air an sin, thathas a’ creidsinn gu bheil pàirt riatanach aig capillarity ann an gluasad uisge agus beathachadh bho na freumhaichean chun nan duilleagan tro na soithichean beaga xylem. Às aonais capillarity, bhiodh uachdar na h-ùire a’ tiormachadh dìreach às deidh uisge no uisgeachadh. Is e buaidh chudromach eile a th’ aig capillarity gleidheadh ​​​​​​uisge anns na beàrnan eadar mìrean na h-ùire.

Co-aontar Capillarity

Ciamar as urrainn dhuinn àirde an uisge ag èirigh tro cholbh tiùb capillary a dhearbhadh? Tha e coltach gu bheil an leaghan ag èirigh sa cholbh. Capillarity 4Tiùb capillary aig a bheil radius r gu àirde h. Is e an fheachd a tha a’ cluich pàirt ann a bhith a’ cumail an leaghan aig àirde h am pàirt den fheachd teannachadh uachdar san t-slighe dhìreach: F cos theta.

Tha mullach an tiùba capillary fosgailte, agus mar sin tha cuideam àile air a chur air uachdar an leaghan. Tha fad an uachdair conaltraidh eadar an leaghan agus an tiùb 2 phi r (cearcall-thomhas a’ chearcaill). Mar sin, is e meud a’ phàirt dhìreach den fheachd teannachaidh uachdair a tha ag obair air feadh an uachdair conaltraidh:

Capillarity 5

Mura tèid aire a thoirt don lùb suas de uachdar an leaghan, is e meud an leaghan anns a’ phìob:

Meud an leaghan = Farsaingeachd uachdar na pìoba x Àirde an leaghan

V = A h

V = (π r² ) h

Ma tha am pàirt dhìreach den Fheachd Teannachaidh Uachdair cothromach le cuideam colbh an leaghaidh anns an tiùb capillary, chan urrainn don leaghan èirigh nas fhaide. Ann am faclan eile, ruigidh an leaghan an àirde as àirde aige, nuair a tha am pàirt dhìreach den fheachd teannachaidh uachdar cothromach le cuideam an leaghaidh aig àirde h. Is e am pàirt dhìreach den fheachd teannachaidh uachdar:

F = γ²πr cos θ

Aig an aon àm, is e cuideam an leaghan anns an tiùb capillary:

w = mg

w = ρ V g

w = ρ (π r² h ) g

Nuair a ruigeas an leaghan an àirde as àirde aige (h), feumaidh am pàirt dhìreach den fheachd teannachaidh uachdar a bhith co-ionann ri cuideam an leaghan anns an tiùb capillary. Gu matamataigeach, tha e sgrìobhte:

Capillarity 6

Seo an co-aontar a tha sinn a’ sireadh. Ma tha thu airson àirde colbh leaghaidh obrachadh a-mach, cleachd an co-aontar seo.

Fàg beachd