શું તમે ક્યારેય મીણબત્તી જોઈ છે? આશા છે કે તમે તેનો ઉપયોગ કરશો. મીણબત્તી સળગતી વખતે આપણે એક રસપ્રદ ઘટના જોઈ શકીએ છીએ. સળગતી મીણબત્તીની વાટનો નીચેનો ભાગ સામાન્ય રીતે હંમેશા ઓગળેલા મીણથી (વાટ પર) ભીનો હોય છે. વાટ પર ઓગળેલા મીણની હાજરીનો અર્થ એ છે કે મીણબત્તી લાંબા સમય સુધી બળી શકે છે. ઓગળેલા મીણને સળગતી મીણબત્તીની વાટ તરફ ઉપર તરફ જવાનું કારણ શું છે? આપણે ટોર્ચમાં પણ આ જ ઘટના જોઈ શકીએ છીએ.
આપણા જીવનમાં ઘણી રસપ્રદ બાબતો મીણબત્તીઓ અને તેલના દીવામાં બનતી ઘટનાઓ જેવી જ છે. એવું લાગે છે કે પ્રવાહીને પગ હોય છે, જેનાથી તે ઉપર તરફ આગળ વધી શકે છે. શું તમે આને વૈજ્ઞાનિક રીતે સમજાવી શકો છો? એક ભૌતિકશાસ્ત્રનો ખ્યાલ જે મીણબત્તીઓ, તેલના દીવા અને અન્ય ઘણી સંબંધિત ઘટનાઓમાં બનતી ઘટનાઓને સમજાવી શકે છે તે છે કેપિલેરિટી.
સંકલન અને સંલગ્નતા દળો
સંયોગ એ એક જ પદાર્થના પરમાણુઓ વચ્ચેનું આકર્ષણ બળ છે, જ્યારે વિવિધ પદાર્થોના પરમાણુઓ વચ્ચેનું આકર્ષણ બળ સંયોજકતા કહેવાય છે. ઉદાહરણ તરીકે, જો આપણે ગ્લાસમાં પાણી રેડીએ, તો જ્યારે પાણીના અણુઓ એકબીજાને આકર્ષે છે ત્યારે સંયોજકતા થાય છે, જ્યારે સંયોજકતા ત્યારે થાય છે જ્યારે પાણીના અણુઓ અને કાચના અણુઓ એકબીજાને આકર્ષે છે.
સંપર્ક કોણ
રુધિરકેશિકાના ખ્યાલમાં ઊંડા ઉતરતા પહેલા, આપણે સૌ પ્રથમ સમજવું જોઈએ કે એડહેસિવ અને સંયોજક બળો રુધિરકેશિકાને કેવી રીતે પ્રભાવિત કરે છે. ઉદાહરણ તરીકે, ગ્લાસમાં રહેલા પ્રવાહીનો વિચાર કરો. જ્યારે પ્રવાહી પરમાણુઓના સંયોજક બળો એડહેસિવ બળો (પ્રવાહી પરમાણુઓ અને કાચના અણુઓ વચ્ચેના આકર્ષણ બળો) કરતાં વધુ મજબૂત હોય છે, ત્યારે પ્રવાહીની સપાટી ઉપર તરફ વળે છે. આનું ઉદાહરણ એ છે કે જ્યારે પાણી ગ્લાસમાં હોય છે. સામાન્ય રીતે એવું કહેવામાં આવે છે કે પાણી ગ્લાસની સપાટીને ભીની કરે છે. તેનાથી વિપરીત, જો એડહેસિવ બળો વધુ મજબૂત હોય, તો પ્રવાહીની સપાટી નીચે તરફ વળે છે. ઉદાહરણ તરીકે, જ્યારે પારો ગ્લાસમાં હોય છે.
વક્ર દ્વારા રચાયેલા ખૂણાને સંપર્ક કોણ કહેવામાં આવે છે. જ્યારે પ્રવાહીનું સંયોજક બળ એડહેસિવ બળ કરતા વધારે હોય છે, ત્યારે રચાયેલ સંપર્ક કોણ સામાન્ય રીતે 90° કરતા ઓછો હોય છે.o (છબી a). તેનાથી વિપરીત, જો સંલગ્નતા બળ પ્રવાહી સંયોજક બળ કરતા વધારે હોય, તો રચાયેલ સંપર્ક કોણ 90 કરતા વધારે હોય છેo (આકૃતિ b). સંલગ્નતા અને સંયોજક બળોની ગણતરી સૈદ્ધાંતિક રીતે મુશ્કેલ છે, પરંતુ સંપર્ક કોણ માપી શકાય છે. કેશિલેરિટી સાથે શું સંબંધ છે?
રુધિરકેશિકાનો ખ્યાલ
જો પ્રવાહીનું સંયોજક બળ એડહેસિવ બળ કરતા વધારે હોય, તો પ્રવાહીની સપાટી ઉપર તરફ વળશે. જ્યારે આપણે પાતળી નળી અથવા પાઇપ (કન્ટેનરના વ્યાસ કરતા નાના પાઇપ) દાખલ કરીએ છીએ, ત્યારે પ્રવાહીનો એક ઊંચો ભાગ બનશે. બીજા શબ્દોમાં કહીએ તો, કન્ટેનરમાં રહેલું પ્રવાહી પાઇપના સ્તંભમાંથી ઉપર તરફ વધે છે. આનું કારણ એ છે કે નળીની દિવાલ સાથે કુલ સપાટી તાણ બળ ઉપર તરફ કાર્ય કરે છે. પ્રવાહી મહત્તમ ઊંચાઈ સુધી પહોંચી શકે છે જ્યારે સપાટી તાણ બળ પાઇપમાં રહેલા પ્રવાહીના વજન જેટલું અથવા તેના બરાબર હોય. તેથી, પ્રવાહી ફક્ત તે ઊંચાઈ સુધી જ વધી શકે છે જ્યાં સપાટી તાણ બળ પાઇપમાં રહેલા પ્રવાહીના વજન દ્વારા સંતુલિત હોય.
તેનાથી વિપરીત, જો એડહેસિવ બળ પ્રવાહીના સંયોજક બળ કરતા વધારે હોય, તો પ્રવાહીની સપાટી નીચે તરફ વળશે. જ્યારે આપણે પાતળી નળી અથવા પાઇપ (કન્ટેનર કરતા નાના વ્યાસવાળી પાઇપ) દાખલ કરીશું, ત્યારે પ્રવાહીનો નીચેનો ભાગ બનશે (નીચેની છબી જુઓ).
આ અસરને રુધિરકેશિકા ગતિ અથવા રુધિરકેશિકા નળીઓ કહેવામાં આવે છે, અને આ પાતળી નળીઓને રુધિરકેશિકા નળીઓ કહેવામાં આવે છે. એ નોંધવું યોગ્ય છે કે આપણી સૌથી નાની રક્ત વાહિનીઓને રુધિરકેશિકા નળીઓ પણ કહી શકાય, કારણ કે આ નાની નળીઓમાં રક્ત પરિભ્રમણ પણ રુધિરકેશિકા અસરને કારણે થાય છે. તેવી જ રીતે, વાટ દ્વારા મીણ અથવા કેરોસીન પીગળવાની ઘટના પણ સ્પષ્ટ છે. વધુમાં, નાના ઝાયલેમ વાહિનીઓ દ્વારા મૂળમાંથી પાંદડા સુધી પાણી અને પોષક તત્વોની હિલચાલમાં રુધિરકેશિકા મહત્વપૂર્ણ ભૂમિકા ભજવે છે તેવું માનવામાં આવે છે. રુધિરકેશિકા વિના, વરસાદ અથવા સિંચાઈ પછી માટીની સપાટી તરત જ સુકાઈ જશે. રુધિરકેશિકાની બીજી મહત્વપૂર્ણ અસર માટીના કણો વચ્ચેના અંતરમાં પાણીનું જાળવણી છે.
રુધિરકેશિકા સમીકરણ
કેશિલરી ટ્યુબના સ્તંભમાંથી પાણીની ઊંચાઈ કેવી રીતે નક્કી કરવી? સ્તંભમાં પ્રવાહી ઉપર ચઢતું દેખાય છે. 
રુધિરકેશિકા નળી જેની ત્રિજ્યા r થી ઊંચાઈ h હોય છે. પ્રવાહીને h ઊંચાઈ પર રાખવામાં ભૂમિકા ભજવતું બળ એ ઊભી દિશામાં સપાટી તણાવ બળનો ઘટક છે: F cos froma.
રુધિરકેશિકા નળીનો ઉપરનો ભાગ ખુલ્લો હોય છે, તેથી પ્રવાહીની સપાટી પર વાતાવરણીય દબાણ આવે છે. પ્રવાહી અને નળી વચ્ચેના સંપર્ક સપાટીની લંબાઈ 2 phi r (વર્તુળનો પરિઘ) છે. તેથી, સંપર્ક સપાટી પર કાર્યરત સપાટી તાણ બળના ઊભી ઘટકનું મૂલ્ય છે:
જો પ્રવાહી સપાટીના ઉપરના વળાંકને અવગણવામાં આવે, તો પાઇપમાં પ્રવાહીનું પ્રમાણ શું હશે?
પ્રવાહીનું કદ = પાઇપનું સપાટી ક્ષેત્રફળ x પ્રવાહીની ઊંચાઈ
વી = એ એચ
V = (π r 2 ) h
જો સપાટી તાણ બળનો ઊભો ઘટક કેશિકા નળીમાં પ્રવાહી સ્તંભના વજન સાથે સંતુલિત હોય, તો પ્રવાહી વધુ ઉપર જઈ શકશે નહીં. બીજા શબ્દોમાં કહીએ તો, જ્યારે સપાટી તાણ બળનો ઊભો ઘટક ઊંચાઈ h પર પ્રવાહીના વજન સાથે સંતુલિત થાય છે ત્યારે પ્રવાહી તેની મહત્તમ ઊંચાઈ સુધી પહોંચશે. સપાટી તાણ બળનો ઊભો ઘટક છે:
એફ = γ 2 π r કોસ θ
દરમિયાન, રુધિરકેશિકા નળીમાં પ્રવાહીનું વજન છે:
ડબલ્યુ = મિલિગ્રામ
ડબલ્યુ = ρ વી ગ્રામ
w = ρ ( π r 2 h ) g
જ્યારે પ્રવાહી તેની મહત્તમ ઊંચાઈ (h) સુધી પહોંચે છે, ત્યારે સપાટીના તાણ બળનો ઊભી ઘટક રુધિરકેશિકા નળીમાં રહેલા પ્રવાહીના વજન જેટલો હોવો જોઈએ. ગાણિતિક રીતે, તે લખાયેલું છે:
આ સમીકરણ આપણે શોધી રહ્યા છીએ. જો તમે પ્રવાહી સ્તંભની ઊંચાઈ નક્કી કરવા માંગતા હો, તો કૃપા કરીને આ સમીકરણનો ઉપયોગ કરો.
