ភាពជ្រាបទឹក

តើអ្នកធ្លាប់ឃើញទៀនទេ? សង្ឃឹមថាអ្នកនឹងប្រើវា។ បាតុភូតគួរឱ្យចាប់អារម្មណ៍មួយដែលយើងអាចមើលឃើញនៅពេលដែលទៀនកំពុងឆេះ។ បាតនៃប្រេះទៀនដែលកំពុងឆេះជាធម្មតាតែងតែសើមដោយក្រមួនរលាយ (នៅលើប្រេះ)។ វត្តមាននៃក្រមួនរលាយនៅលើប្រេះមានន័យថាទៀនអាចឆេះបានយូរ។ តើអ្វីដែលបណ្តាលឱ្យក្រមួនរលាយផ្លាស់ទីឡើងលើឆ្ពោះទៅរកប្រេះទៀនដែលកំពុងឆេះ? យើងអាចសង្កេតឃើញបាតុភូតដូចគ្នានៅក្នុងពិល។

រឿងគួរឱ្យចាប់អារម្មណ៍ជាច្រើននៅក្នុងជីវិតរបស់យើងគឺស្រដៀងគ្នាទៅនឹងបាតុភូតដែលកើតឡើងនៅក្នុងទៀន និងចង្កៀងប្រេង។ វាដូចជាអង្គធាតុរាវមានជើង ដែលអនុញ្ញាតឱ្យវាផ្លាស់ទីឡើងលើ។ តើអ្នកអាចពន្យល់រឿងនេះតាមបែបវិទ្យាសាស្ត្របានទេ? គោលគំនិតរូបវិទ្យាមួយដែលអាចពន្យល់ពីបាតុភូតដែលកើតឡើងនៅក្នុងទៀន ចង្កៀងប្រេង និងបាតុភូតពាក់ព័ន្ធជាច្រើនទៀតគឺ ចរន្តអគ្គិសនី។

កម្លាំងស្អិតជាប់ និង ភាពស្អិតជាប់

ភាពស្អិតជាប់គឺជាកម្លាំងទាក់ទាញរវាងម៉ូលេគុលនៃសារធាតុដូចគ្នា ខណៈដែលកម្លាំងទាក់ទាញរវាងម៉ូលេគុលនៃសារធាតុផ្សេងៗគ្នាត្រូវបានគេហៅថា ភាពស្អិតជាប់។ ឧទាហរណ៍ ប្រសិនបើយើងចាក់ទឹកចូលទៅក្នុងកែវ ភាពស្អិតជាប់កើតឡើងនៅពេលដែលម៉ូលេគុលទឹកទាក់ទាញគ្នាទៅវិញទៅមក ខណៈពេលដែលភាពស្អិតជាប់កើតឡើងនៅពេលដែលម៉ូលេគុលទឹក និងម៉ូលេគុលកញ្ចក់ទាក់ទាញគ្នាទៅវិញទៅមក។

មុំទំនាក់ទំនង

មុននឹងស្វែងយល់ពីគោលគំនិតនៃភាពស្អិតជាប់គ្នា (capillarity) យើងត្រូវតែយល់ជាមុនសិនអំពីរបៀបដែលកម្លាំងស្អិត និងកម្លាំងស្អិតជាប់គ្នាមានឥទ្ធិពលលើភាពស្អិតជាប់គ្នា។ ឧទាហរណ៍ សូមពិចារណាអំពីសារធាតុរាវនៅក្នុងកែវ។ នៅពេលដែលកម្លាំងស្អិតជាប់គ្នានៃម៉ូលេគុលរាវខ្លាំងជាងកម្លាំងស្អិតជាប់ (កម្លាំងទាក់ទាញរវាងម៉ូលេគុលរាវ និងម៉ូលេគុលកញ្ចក់) ផ្ទៃនៃសារធាតុរាវនឹងកោងឡើងលើ។ ឧទាហរណ៍មួយនៃរឿងនេះគឺនៅពេលដែលទឹកស្ថិតនៅក្នុងកែវ។ គេតែងតែនិយាយថាទឹកធ្វើឱ្យផ្ទៃកញ្ចក់សើម។ ផ្ទុយទៅវិញ ប្រសិនបើកម្លាំងស្អិតជាប់គ្នាខ្លាំងជាង ផ្ទៃនៃសារធាតុរាវនឹងកោងចុះក្រោម។ ឧទាហរណ៍ នៅពេលដែលបារតស្ថិតនៅក្នុងកែវ។

មុំដែលបង្កើតឡើងដោយខ្សែកោងត្រូវបានគេហៅថាមុំប៉ះ។ នៅពេលដែលកម្លាំងស្អិតរបស់សារធាតុរាវធំជាងកម្លាំងស្អិត មុំប៉ះដែលបង្កើតឡើងជាទូទៅគឺតិចជាង 90°។^o (រូបភាពក)។ ផ្ទុយទៅវិញ ប្រសិនបើកម្លាំងស្អិតធំជាងកម្លាំងស្អិតរបស់សារធាតុរាវ នោះមុំប៉ះដែលបង្កើតឡើងគឺធំជាង 90^o (រូបភាពខ)។ កម្លាំងស្អិត និងកម្លាំងស្អិតជាប់គ្នាតាមទ្រឹស្តីពិបាកគណនាណាស់ ប៉ុន្តែមុំទំនាក់ទំនងអាចវាស់វែងបាន។ តើទំនាក់ទំនងជាមួយនឹងភាពជ្រាបទឹកក្នុងសរសៃឈាមមានអ្វីខ្លះ?

គំនិតនៃ Capillarity

ប្រសិនបើកម្លាំងស្អិតរបស់សារធាតុរាវធំជាងកម្លាំងស្អិត ផ្ទៃនៃសារធាតុរាវនឹងកោងឡើងលើ។ នៅពេលដែលយើងបញ្ចូលបំពង់ស្តើង ឬបំពង់ (បំពង់ដែលមានអង្កត់ផ្ចិតតូចជាងធុង) ផ្នែកខ្ពស់ជាងនៃសារធាតុរាវនឹងបង្កើត។ ម្យ៉ាងវិញទៀត សារធាតុរាវនៅក្នុងធុងនឹងឡើងតាមជួរឈរនៃបំពង់។ នេះដោយសារតែកម្លាំងតានតឹងផ្ទៃសរុបតាមបណ្តោយជញ្ជាំងបំពង់ធ្វើសកម្មភាពឡើងលើ។ កម្ពស់អតិបរមាដែលសារធាតុរាវអាចឡើងដល់គឺនៅពេលដែលកម្លាំងតានតឹងផ្ទៃស្មើនឹង ឬស្មើនឹងទម្ងន់នៃសារធាតុរាវនៅក្នុងបំពង់។ ដូច្នេះ សារធាតុរាវអាចឡើងដល់កម្ពស់ដែលកម្លាំងតានតឹងផ្ទៃមានតុល្យភាពដោយទម្ងន់នៃសារធាតុរាវនៅក្នុងបំពង់។

ផ្ទុយទៅវិញ ប្រសិនបើកម្លាំងស្អិតធំជាងកម្លាំងស្អិតរបស់សារធាតុរាវ ផ្ទៃនៃសារធាតុរាវនឹងកោងចុះក្រោម។ នៅពេលដែលយើងបញ្ចូលបំពង់ស្តើង ឬបំពង់ (បំពង់ដែលមានអង្កត់ផ្ចិតតូចជាងធុង) ផ្នែកខាងក្រោមនៃសារធាតុរាវនឹងបង្កើត (សូមមើលរូបភាពខាងក្រោម)។

ឥទ្ធិពលនេះត្រូវបានគេស្គាល់ថាជាចលនាសរសៃឈាមតូចៗ ឬសរសៃឈាមតូចៗ ហើយបំពង់ស្តើងទាំងនេះត្រូវបានគេហៅថាបំពង់សរសៃឈាមតូចៗ។ គួរកត់សម្គាល់ថាសរសៃឈាមតូចបំផុតរបស់យើងក៏អាចត្រូវបានគេហៅថាបំពង់សរសៃឈាមតូចៗផងដែរ ព្រោះចរន្តឈាមនៅក្នុងសរសៃឈាមតូចៗទាំងនេះក៏ដោយសារតែឥទ្ធិពលសរសៃឈាមតូចៗផងដែរ។ ស្រដៀងគ្នានេះដែរ បាតុភូតនៃការរលាយក្រមួន ឬប្រេងកាតកើនឡើងតាមរយៈប្រេះក៏អាចមើលឃើញផងដែរ។ លើសពីនេះ សរសៃឈាមតូចៗត្រូវបានគេជឿថាដើរតួនាទីយ៉ាងសំខាន់ក្នុងចលនាទឹក និងសារធាតុចិញ្ចឹមពីឫសទៅស្លឹកតាមរយៈសរសៃឈាមតូចៗ។ បើគ្មានសរសៃឈាមតូចៗទេ ផ្ទៃដីនឹងស្ងួតភ្លាមៗបន្ទាប់ពីភ្លៀង ឬប្រព័ន្ធធារាសាស្រ្ត។ ឥទ្ធិពលសំខាន់មួយទៀតនៃសរសៃឈាមតូចៗគឺការរក្សាទឹកនៅក្នុងចន្លោះរវាងភាគល្អិតដី។

សមីការ​ភាព​ក្រាស់​

តើយើងអាចកំណត់កម្ពស់ទឹកដែលឡើងតាមសសរបំពង់សរសៃឈាមដោយរបៀបណា? សារធាតុរាវហាក់ដូចជាឡើងនៅក្នុងសសរ។ បំពង់​សរសៃឈាម​ដែលមានកាំ r ដល់កម្ពស់ h។ កម្លាំងដែលដើរតួនាទីក្នុងការកាន់អង្គធាតុរាវនៅកម្ពស់ h គឺជាសមាសធាតុនៃកម្លាំងតានតឹងផ្ទៃក្នុងទិសដៅបញ្ឈរ៖ F cos theta។

ផ្នែកខាងលើនៃបំពង់សរសៃឈាមត្រូវបានបើកចំហ ដូច្នេះសម្ពាធបរិយាកាសត្រូវបានបញ្ចេញលើផ្ទៃនៃអង្គធាតុរាវ។ ប្រវែងនៃផ្ទៃទំនាក់ទំនងរវាងអង្គធាតុរាវ និងបំពង់គឺ 2 phi r (បរិមាត្រនៃរង្វង់)។ ដូច្នេះ ទំហំនៃសមាសធាតុបញ្ឈរនៃកម្លាំងតានតឹងផ្ទៃដែលធ្វើសកម្មភាពតាមបណ្តោយផ្ទៃទំនាក់ទំនងគឺ៖

ប្រសិនបើខ្សែកោងឡើងលើនៃផ្ទៃរាវត្រូវបានមិនអើពើ នោះបរិមាណរាវនៅក្នុងបំពង់គឺ៖

បរិមាណសារធាតុរាវ = ផ្ទៃបំពង់ x កម្ពស់សារធាតុរាវ

វី = អា

V = (π r ² ) h

ប្រសិនបើសមាសធាតុបញ្ឈរនៃកម្លាំងតានតឹងផ្ទៃមានតុល្យភាពជាមួយនឹងទម្ងន់នៃជួរឈររាវនៅក្នុងបំពង់សរសៃឈាមតូច នោះរាវមិនអាចឡើងខ្ពស់ជាងនេះទៀតទេ។ ម្យ៉ាងវិញទៀត រាវនឹងឡើងដល់កម្ពស់អតិបរមារបស់វា នៅពេលដែលសមាសធាតុបញ្ឈរនៃកម្លាំងតានតឹងផ្ទៃមានតុល្យភាពជាមួយនឹងទម្ងន់នៃរាវនៅកម្ពស់ h។ សមាសធាតុបញ្ឈរនៃកម្លាំងតានតឹងផ្ទៃគឺ៖

F = γ 2 π r cos θ

ទន្ទឹមនឹងនេះ ទម្ងន់នៃសារធាតុរាវនៅក្នុងបំពង់សរសៃឈាមគឺ៖

w = មីលីក្រាម

w = ρ V g

w = ρ (πr2h ⁾ g

នៅពេលដែលសារធាតុរាវឡើងដល់កម្ពស់អតិបរមារបស់វា (h) សមាសធាតុបញ្ឈរនៃកម្លាំងតានតឹងផ្ទៃត្រូវតែស្មើនឹងទម្ងន់នៃសារធាតុរាវនៅក្នុងបំពង់សរសៃឈាម។ តាមគណិតវិទ្យា វាត្រូវបានសរសេរថា៖

នេះ​ជា​សមីការ​ដែល​យើង​កំពុង​រក។ ប្រសិន​បើ​អ្នក​ចង់​កំណត់​កម្ពស់​ជួរឈរ​រាវ សូម​ប្រើ​សមីការ​នេះ។