Մազանոթություն

Կպչունության և միաձուլման ուժ

Կպչունության ուժը նման նյութի մոլեկուլների միջև ձգողականության ուժ է, մինչդեռ անհավասար նյութի մոլեկուլների միջև ձգողականության ուժը կոչվում է կպչունության ուժ։ Օրինակ, մենք ջուր ենք լցնում բաժակի մեջ։ Կպչունությունը տեղի է ունենում, երբ ջրի մոլեկուլները ձգում են միմյանց, մինչդեռ կպչունությունը տեղի է ունենում, երբ ջրի մոլեկուլները և ապակու մոլեկուլները ձգում են միմյանց։

Կոնտակտային անկյուն

Մազանոթայինության հասկացությունը ուսումնասիրելուց առաջ մենք նախ հասկանում ենք, թե ինչպես են կպչունության և համակցվածության ուժերը ազդում մազանոթայինության վրա: Օրինակ, մենք կանդրադառնանք բաժակի մեջ գտնվող հեղուկին: Երբ հեղուկի մոլեկուլի համակցված ուժն ավելի ուժեղ է, քան կպչունության ուժը (հեղուկի մոլեկուլի և ապակու մոլեկուլի միջև ձգող ուժը), հեղուկի մակերեսը կձևավորի վերև ուղղված կոր: Այս դեպքի օրինակ է, երբ ջուրը բաժակի մեջ է: Սովորաբար ասում են, որ ջուրը ներծծում է ապակու մակերեսը: Եվ հակառակը, եթե կպչունության ուժն ավելի ուժեղ է, ապա հեղուկի մակերեսը կկորանա ներքև: Օրինակ, երբ սնդիկը բաժակի մեջ է:

Կորի կողմից առաջացած անկյունը կոչվում է շփման անկյուն։ Երբ հեղուկի կպչունության ուժը մեծ է կպչունության ուժից, ստեղծված շփման անկյունը սովորաբար փոքր է 90°-ից։^o (նկար ա): Եվ հակառակը, եթե կպչունության ուժը ավելի մեծ է, քան հեղուկի կպչունության ուժը, ապա ստեղծված շփման անկյունը մեծ է 90°-ից:^o (նկար բ): Կպչունության և կպչունության ուժերը տեսականորեն դժվար է հաշվարկել, բայց շփման անկյունները կարելի է չափել: Ի՞նչ կապ ունի դա մազանոթայնության հետ:

Մազանոթային հասկացություն

Եթե ​​հեղուկի կպչունության ուժը մեծ է կպչունության ուժից, հեղուկի մակերեսը կկորանա դեպի վեր։ Երբ մենք մտցնում ենք բարակ խողովակ կամ խողովակ (խողովակ, որի տրամագիծը փոքր է տարայի տրամագծից), տարայի մեջ գտնվող հեղուկը բարձրանում է խողովակի սյան միջով։ Դա պայմանավորված է նրանով, որ խողովակի պատի երկայնքով ընդհանուր մակերեսային լարվածության ուժը գործում է դեպի վեր։ Հեղուկի կարող է հասնել առավելագույն բարձրության, երբ մակերեսային լարվածության ուժը հավասար է խողովակի մեջ գտնվող հեղուկի քաշին։ Այսպիսով, հեղուկը կարող է բարձրանալ միայն այն բարձրության վրա, որտեղ մակերեսային լարվածության ուժը հավասարակշռված է խողովակի մեջ գտնվող հեղուկի քաշի հետ։

Եվ հակառակը, եթե կպչունության ուժը մեծ է հեղուկի կպչունության ուժից, հեղուկի մակերեսը կկորանա ներքև։ Երբ մենք մտցնենք բարակ խողովակ կամ խողովակ (խողովակ, որի տրամագիծը փոքր է տարայի տրամագծից), այն կկազմի հեղուկի ստորին մասը (տե՛ս ստորև նկարը)։

Այս էֆեկտը հայտնի է որպես մազանոթ, իսկ բարակ խողովակը՝ մազանոթային խողովակ։ Հիշե՛ք, որ մեր ամենափոքր արյան անոթները նույնպես կարող են կոչվել մազանոթային խողովակներ, քանի որ արյան շրջանառությունը փոքր արյան անոթներում նույնպես տեղի է ունենում մազանոթային ազդեցության պատճառով։ Նմանապես, մոմի կամ կերոսինի հալման երևույթը առանցքի միջով։ Ավելին, մազանոթությունը նույնպես համարվում է էական դեր ջրի և սննդարար նյութերի արմատներից տերևներ անցնելու գործում՝ քսիլեմային անոթների միջոցով։ Եթե մազանոթություն չկա, հողի մակերեսը կչորանա անձրևից անմիջապես հետո։ Մազանոթայինության մեկ այլ նշանակալի ազդեցություն է ջրի պահպանումը հողի մասնիկների միջև եղած ճեղքերում։

Մազանոթային հավասարում

Ինչպե՞ս կարող ենք որոշել մազանոթային խողովակային սյան միջով բարձրացող ջրի բարձրությունը։ Հեղուկը բարձրանում է մազանոթային խողովակային սյան մեջ, որի շառավիղը r է մինչև h բարձրությունը։ Հեղուկը h բարձրության վրա պահելու վրա ազդող ուժը ուղղահայաց ուղղությամբ մակերեսային լարվածության ուժի բաղադրիչն է՝ Fcos θ։

Մազանոթային խողովակի վերին մասը բաց է, որպեսզի հեղուկի մակերեսին մթնոլորտային ճնշում լինի: Հեղուկի և խողովակի միջև շփման մակերեսի երկարությունը 2πr է (շրջանագիծ): Այսպիսով, շփման մակերեսի երկայնքով գործող ուղղահայաց բաղադրիչների մակերեսային լարվածության ուժի մեծությունները հետևյալն են՝

F = Մակերեսային լարվածության ուժ, γ = Մակերեսային լարվածություն, r = մազանոթային խողովակի շառավիղ, θ = շփման անկյուն

Եթե ​​անտեսենք վերև ուղղված կոր մակերեսը, խողովակում հեղուկի ծավալը կլինի՝

Հեղուկի ծավալ = խողովակի մակերեսը x հեղուկի բարձրությունը

V = A h

V = (π r ² ) h

Եթե ​​մակերևութային լարվածության ուժի ուղղահայաց բաղադրիչը հավասարակշռված է մազանոթային խողովակի հեղուկ սյան քաշի հետ, ապա հեղուկը չի կարող կրկին բարձրանալ։ Այլ կերպ ասած, հեղուկը կհասնի իր առավելագույն բարձրությանը, եթե մակերևութային լարվածության ուժի ուղղահայաց բաղադրիչը հավասարակշռված է հեղուկի քաշի հետ՝ մինչև h։ Մակերևութային լարվածության ուժի ուղղահայաց բաղադրիչը հետևյալն է՝

F = γ 2 π r cos θ

Մինչդեռ մազանոթային խողովակում հեղուկի քաշը կազմում է.

w = մգ

w = ρ V g

w = ρ (π r ² h) g

Երբ հեղուկը հասնում է իր առավելագույն բարձրությանը (h), մակերեսային լարվածության ուժի ուղղահայաց բաղադրիչը պետք է հավասար լինի մազանոթային խողովակում հեղուկի քաշին։ Մաթեմատիկորեն գրված է՝

Սա այն հավասարումն է, որը մենք փնտրում ենք։ Եթե ցանկանում եք որոշել հեղուկ սյան բարձրությունը, խնդրում ենք օգտագործել այս հավասարումը։