Когезия жана адгезия күчү
Когезия күчү – бул окшош заттагы молекулалардын ортосундагы тартылуу күчү, ал эми бирдей эмес заттын молекулаларынын ортосундагы тартылуу күчү Адгезия күчү деп аталат. Мисалы, биз стаканга суу куябыз. Суу молекулалары бири-бирин тартканда, ал эми адгезия суу молекулалары менен айнек молекулалары бири-бирин тартканда пайда болот.
Байланыш бурчу
Капиллярдуулук түшүнүгүн үйрөнүүдөн мурун, биз алгач капиллярдуулукка адгезия күчүнүн жана когезия күчүнүн таасири кандай экенин түшүнөбүз. Мисалы, биз стакандагы суюктукту карап чыгабыз. Суюк молекуланын когезия күчү адгезия күчүнөн (суюк молекула менен айнек молекуласынын ортосундагы тартуу күчү) күчтүү болгондо, суюктуктун бети өйдө карай ийри сызык пайда болот. Бул учурдун мисалы катары суу стакандын ичинде болгондо келтирилет. Адатта, суу стакандын бетин чылайт деп айтылат. Тескерисинче, эгерде адгезия күчү күчтүүрөөк болсо, анда суюктуктун бети ылдый карай ийилет. Мисалы, стакандын ичинде сымап болгондо.
Ийри сызыктан пайда болгон бурч тийүү бурчу деп аталат. Суюктуктун биригүү күчү адгезия күчүнөн жогору болгондо, пайда болгон тийүү бурчу, адатта, 90дон кичине болот.o (а-сүрөт). Тескерисинче, эгерде адгезия күчү суюктуктун адгезия күчүнөн жогору болсо, анда пайда болгон тийүү бурчу 90дон чоң.o (b-сүрөт). Адгезия жана когезия күчтөрүн теориялык жактан эсептөө кыйын, бирок контакт бурчтарын өлчөөгө болот. Анын капиллярдуулукка кандай тиешеси бар?
Капиллярдык түшүнүк
Эгерде суюктуктун адгезия күчү адгезия күчүнөн чоң болсо, суюктуктун бети өйдө карай бүгүлөт. Ичке түтүктү же түтүктү (диаметри идиштен кичине болгон түтүктү) киргизгенде, идиштеги суюктук түтүк мамычасынан көтөрүлөт. Себеби, түтүктүн дубалы боюнча жалпы беттик тартылуу күчү өйдө карай иштейт. Суюктуктун жетише турган максималдуу бийиктиги - беттик тартылуу күчү түтүктөгү суюктуктун салмагына барабар болгондо гана болот. Демек, суюктук беттик тартылуу күчү түтүктөгү суюктуктун салмагы менен тең салмакталган бийиктикке гана көтөрүлө алат.
Тескерисинче, эгерде адгезия күчү суюктуктун адгезия күчүнөн чоң болсо, суюктуктун бети ылдый карай ийилет. Ичке түтүктү же түтүктү (идишке караганда кичине диаметрдеги түтүк) киргизгенде, ал суюктуктун төмөнкү бөлүгүн түзөт (төмөндөгү сүрөттү караңыз).
Бул эффект капилляр деп аталат, ал эми ичке түтүк капилляр түтүк деп аталат. Эң кичинекей кан тамырларыбызды капилляр түтүктөр деп да атаса болорун эске алыңыз, анткени майда кан тамырлардагы кан айлануу да капиллярлардын таасиринен улам пайда болот. Ошо сыяктуу эле, момдун же керосиндин огунун эриши жогорулаган кубулушу. Андан тышкары, капиллярдуулук суу жана азык заттардын тамырлардан жалбырактарга ксилема тамырлары аркылуу өтүшүндө да маанилүү ролду ойнойт деп эсептелет. Эгерде капиллярдуулук жок болсо, жамгырдан кийин топурактын бети дароо кургап калат. Капиллярдуулуктун дагы бир маанилүү таасири - топурак бөлүкчөлөрүнүн ортосундагы боштуктарда суунун кармалышы.
Капиллярдык теңдеме
Капиллярдык түтүк мамычасы аркылуу көтөрүлүп жаткан суунун бийиктигин кантип аныктай алабыз? Капиллярдык түтүк мамычасында суюктук көтөрүлөт, анын радиусу r, ал эми суюктукту h бийиктикте кармап турууга таасир этүүчү күч вертикалдык багыттагы беттик тартылуу күчүнүн компоненти болуп саналат: F cos θ.
Капиллярдык түтүктүн үстүнкү бөлүгү ачык болгондуктан, суюктуктун бетинде атмосфералык басым болот. Суюктук менен түтүктүн ортосундагы тийүүчү беттин узундугу 2πr (айлана). Ошентип, тийүүчү бет боюнча иштеген вертикалдык компоненттердин беттик тартылуу күчүнүн чоңдугу төмөнкүдөй:
F = Беттик тартылуу күчү, γ = Беттик тартылуу күчү, r = капиллярдык түтүктүн радиусу, θ = Тиеше бурчу
Эгерде ийри өйдө караган бет эске алынбаса, түтүктөгү суюктуктун көлөмү:
Суюктуктун көлөмү = түтүктүн бетинин аянты x суюктуктун бийиктиги
V = Ah
V = (π r 2 ) h
Эгерде беттик тартылуу күчүнүн вертикалдык компоненти капиллярдык түтүктөгү суюктук мамычасынын салмагы менен тең салмактуу болсо, анда суюктук кайра көтөрүлө албайт. Башкача айтканда, эгерде беттик тартылуу күчүнүн вертикалдык компоненти суюктуктун салмагы менен тең салмактуу болсо, суюктук максималдуу бийиктикке жетет, ал h бийиктикке чейин жетет. Беттик тартылуу күчүнүн вертикалдык компоненти:
F = γ 2 π r cos θ
Ал эми капиллярдык түтүктөгү суюктуктун салмагы:
w = мг
w = ρ V g
w = ρ (π r 2 саат) g
Суюктук максималдуу бийиктикке (h) жеткенде, беттик тартылуу күчүнүн вертикалдык компоненти капиллярдык түтүктөгү суюктуктун салмагына барабар болушу керек. Математикалык түрдө, мындайча жазылган:
Бул биз издеп жаткан теңдеме. Эгер сиз суюк мамычанын бийиктигин аныктагыңыз келсе, бул теңдемени колдонууну карап көрүңүз.
