Capillarity

ແຮງແຫ່ງຄວາມຜູກພັນ ແລະ ການຍຶດຕິດ

ແຮງຍຶດຕິດກັນແມ່ນແຮງດຶງດູດລະຫວ່າງໂມເລກຸນໃນສານທີ່ຄ້າຍຄືກັນ, ໃນຂະນະທີ່ແຮງດຶງດູດລະຫວ່າງໂມເລກຸນຂອງສານທີ່ບໍ່ເທົ່າກັນເອີ້ນວ່າແຮງຍຶດຕິດ. ຕົວຢ່າງ, ພວກເຮົາຖອກນໍ້າໃສ່ຈອກ. ການຍຶດຕິດເກີດຂຶ້ນເມື່ອໂມເລກຸນນໍ້າດຶງດູດກັນ, ໃນຂະນະທີ່ການຍຶດຕິດເກີດຂຶ້ນເມື່ອໂມເລກຸນນໍ້າ ແລະ ໂມເລກຸນແກ້ວດຶງດູດກັນ.

ມຸມຕິດຕໍ່

ກ່ອນທີ່ຈະຮຽນຮູ້ແນວຄວາມຄິດຂອງຄວາມໜຽວຂອງນ້ຳ, ກ່ອນອື່ນໝົດພວກເຮົາເຂົ້າໃຈວິທີການທີ່ອິດທິພົນຂອງແຮງຍຶດຕິດ ແລະ ແຮງຍຶດຕິດຕໍ່ຄວາມໜຽວຂອງນ້ຳ. ຕົວຢ່າງ, ພວກເຮົາທົບທວນຄືນຂອງແຫຼວໃນແກ້ວ. ເມື່ອແຮງຍຶດຕິດຂອງໂມເລກຸນແຫຼວແຮງກວ່າແຮງຍຶດຕິດ (ແຮງດຶງລະຫວ່າງໂມເລກຸນແຫຼວ ແລະ ໂມເລກຸນແກ້ວ), ໜ້າຜິວຂອງແຫຼວຈະສ້າງເປັນເສັ້ນໂຄ້ງຂຶ້ນເທິງ. ຕົວຢ່າງຂອງກໍລະນີນີ້ແມ່ນເມື່ອນ້ຳຢູ່ໃນແກ້ວ. ໂດຍປົກກະຕິແລ້ວ, ມີຄົນເວົ້າວ່ານ້ຳດູດຊຶມໜ້າຜິວຂອງແກ້ວ. ໃນທາງກັບກັນ, ຖ້າແຮງຍຶດຕິດແຮງກວ່າ, ໜ້າຜິວຂອງແຫຼວຈະໂຄ້ງລົງລຸ່ມ. ຕົວຢ່າງ, ເມື່ອປະລອດຢູ່ໃນແກ້ວ.

ມຸມທີ່ເກີດຈາກເສັ້ນໂຄ້ງເອີ້ນວ່າມຸມສຳຜັດ. ເມື່ອແຮງຍຶດຕິດຂອງແຫຼວສູງກວ່າແຮງຍຶດຕິດ, ມຸມສຳຜັດທີ່ສ້າງຂຶ້ນໂດຍທົ່ວໄປແລ້ວຈະນ້ອຍກວ່າ 90^o (ຮູບ a). ໃນທາງກັບກັນ, ຖ້າແຮງຍຶດຕິດສູງກວ່າແຮງຍຶດຕິດຂອງແຫຼວ, ມຸມຕິດຕໍ່ທີ່ສ້າງຂຶ້ນຈະຫຼາຍກວ່າ 90^o (ຮູບຂ). ແຮງຍຶດຕິດ ແລະ ແຮງຍຶດຕິດແມ່ນຄິດໄລ່ຍາກໃນທາງທິດສະດີ, ແຕ່ມຸມສຳຜັດສາມາດວັດແທກໄດ້. ມັນມີຫຍັງກ່ຽວຂ້ອງກັບຄວາມໜາແໜ້ນຂອງເສັ້ນເລືອດຝອຍ?

ແນວຄວາມຄິດຂອງຄວາມໜາແໜ້ນຂອງເສັ້ນເລືອດຝອຍ

ຖ້າແຮງຍຶດຕິດຂອງນໍ້າຫຼາຍກວ່າແຮງຍຶດຕິດ, ໜ້າຜິວຂອງນໍ້າຈະງໍຂຶ້ນເທິງ. ເມື່ອພວກເຮົາໃສ່ທໍ່ບາງໆ ຫຼື ທໍ່ (ທໍ່ທີ່ມີເສັ້ນຜ່າສູນກາງນ້ອຍກວ່າພາຊະນະ), ຂອງແຫຼວໃນພາຊະນະຈະລອຍຂຶ້ນຜ່ານເສົາທໍ່. ນີ້ແມ່ນຍ້ອນວ່າແຮງຂອງຄວາມຕຶງຜິວທັງໝົດຕາມຝາທໍ່ເຮັດວຽກຂຶ້ນເທິງ. ຄວາມສູງສູງສຸດທີ່ຂອງແຫຼວສາມາດບັນລຸໄດ້ແມ່ນເມື່ອແຮງຕຶງຜິວເທົ່າກັບນໍ້າໜັກຂອງແຫຼວໃນທໍ່. ດັ່ງນັ້ນ, ຂອງແຫຼວສາມາດລອຍຂຶ້ນສູ່ຄວາມສູງໄດ້ພຽງແຕ່ບ່ອນທີ່ແຮງຕຶງຜິວມີຄວາມສົມດຸນກັບນໍ້າໜັກຂອງແຫຼວໃນທໍ່ເທົ່ານັ້ນ.

ໃນທາງກັບກັນ, ຖ້າແຮງຍຶດຕິດສູງກວ່າແຮງຍຶດຕິດຂອງນ້ຳ, ໜ້າຜິວຂອງນ້ຳຈະໂຄ້ງລົງ. ເມື່ອພວກເຮົາໃສ່ທໍ່ບາງໆ ຫຼື ທໍ່ (ທໍ່ທີ່ມີເສັ້ນຜ່າສູນກາງນ້ອຍກວ່າພາຊະນະ), ມັນຈະປະກອບເປັນສ່ວນລຸ່ມຂອງນ້ຳ (ເບິ່ງຮູບຂ້າງລຸ່ມນີ້).

ຜົນກະທົບນີ້ເອີ້ນວ່າ capillary, ແລະທໍ່ບາງໆເອີ້ນວ່າທໍ່ capillary. ຈົ່ງຈື່ໄວ້ວ່າເສັ້ນເລືອດທີ່ນ້ອຍທີ່ສຸດຂອງພວກເຮົາຍັງສາມາດເອີ້ນວ່າທໍ່ capillary ເພາະວ່າການໄຫຼວຽນຂອງເລືອດໃນເສັ້ນເລືອດຂະໜາດນ້ອຍກໍ່ເກີດຂຶ້ນຍ້ອນຜົນກະທົບຂອງ capillary. ເຊັ່ນດຽວກັນ, ປະກົດການຂອງການລະລາຍຂອງຂີ້ເຜີ້ງ ຫຼື ນໍ້າມັນກາດຜ່ານແກນ. ຍິ່ງໄປກວ່ານັ້ນ, capillarity ຍັງເຊື່ອກັນວ່າມີບົດບາດສຳຄັນໃນການຜ່ານຂອງນໍ້າ ແລະ ສານອາຫານຈາກຮາກໄປຫາໃບຜ່ານເສັ້ນເລືອດ xylem. ຖ້າບໍ່ມີຄວາມ capillarity, ໜ້າດິນຈະແຫ້ງທັນທີຫຼັງຈາກຝົນຕົກ. ຜົນກະທົບທີ່ສຳຄັນອີກອັນໜຶ່ງຂອງ capillarity ແມ່ນການຮັກສານໍ້າໄວ້ໃນຊ່ອງຫວ່າງລະຫວ່າງອະນຸພາກດິນ.

ສົມຜົນຄວາມເຂັ້ມຂຸ້ນ

ພວກເຮົາຈະກຳນົດຄວາມສູງຂອງນ້ຳທີ່ລອຍຂຶ້ນຜ່ານຖັນທໍ່ capillary ໄດ້ແນວໃດ? ຄວາມສູງຂອງນ້ຳໃນຖັນທໍ່ capillary ເຊິ່ງມີລັດສະໝີ r ຂຶ້ນໄປເຖິງຄວາມສູງ h. ແຮງທີ່ກະທຳໃນການຍຶດຂອງນ້ຳໄວ້ທີ່ຄວາມສູງ h ແມ່ນສ່ວນປະກອບຂອງແຮງຕຶງຜິວໜ້າໃນທິດທາງຕັ້ງ: F cos θ.

ສ່ວນເທິງຂອງທໍ່ capillary ເປີດອອກເພື່ອໃຫ້ມີຄວາມກົດດັນຂອງບັນຍາກາດຢູ່ເທິງໜ້າຜິວຂອງແຫຼວ. ຄວາມຍາວຂອງໜ້າຜິວສຳຜັດລະຫວ່າງແຫຼວ ແລະ ທໍ່ແມ່ນ 2πr (ເສັ້ນຮອບວົງ). ດັ່ງນັ້ນ, ຂະໜາດຂອງແຮງດຶງໜ້າຜິວຂອງອົງປະກອບແນວຕັ້ງທີ່ເຮັດວຽກຕາມໜ້າຜິວສຳຜັດແມ່ນ:

F = ແຮງດຶງໜ້າຜິວ, γ = ແຮງດຶງໜ້າຜິວ, r = ລັດສະໝີຂອງທໍ່ capillary, θ = ມຸມສຳຜັດ

ຖ້າລະເລີຍໜ້າຜິວທີ່ໂຄ້ງຂຶ້ນເທິງ, ປະລິມານຂອງແຫຼວໃນທໍ່ແມ່ນ:

ປະລິມານນ້ຳ = ພື້ນທີ່ຜິວຂອງທໍ່ x - ຄວາມສູງຂອງນ້ຳ

V = ອ້າວ

V = (π r ² ) h

ຖ້າອົງປະກອບແນວຕັ້ງຂອງແຮງຕຶງຜິວໜ້າດຸ່ນດ່ຽງກັບນ້ຳໜັກຂອງຖັນຂອງແຫຼວໃນທໍ່ capillary, ແຫຼວຈະບໍ່ສາມາດລອຍຂຶ້ນໄດ້ອີກ. ເວົ້າອີກຢ່າງໜຶ່ງ, ແຫຼວຈະບັນລຸຄວາມສູງສູງສຸດຂອງມັນ, ຖ້າອົງປະກອບແນວຕັ້ງຂອງແຮງຕຶງຜິວໜ້າດຸ່ນດ່ຽງກັບນ້ຳໜັກຂອງແຫຼວ, ສູງເທົ່າກັບ h. ອົງປະກອບແນວຕັ້ງຂອງແຮງຕຶງຜິວໜ້າແມ່ນ:

F = γ 2 π r cos θ

ໃນຂະນະທີ່ນ້ຳໜັກຂອງນ້ຳໃນທໍ່ capillary ແມ່ນ:

w = ມກ

w = ρ V g

w = ρ (π r ² h) g

ເມື່ອຂອງແຫຼວບັນລຸຄວາມສູງສູງສຸດ (h), ອົງປະກອບແນວຕັ້ງຂອງແຮງດຶງໜ້າດິນຕ້ອງ ເທົ່າກັບນ້ຳໜັກຂອງຂອງແຫຼວໃນທໍ່ capillary. ໃນທາງຄະນິດສາດ, ຂຽນວ່າ:

ນີ້ແມ່ນສົມຜົນທີ່ພວກເຮົາກຳລັງຊອກຫາ. ຖ້າທ່ານຕ້ອງການກຳນົດຄວາມສູງຂອງຖັນຂອງແຫຼວ, ກະລຸນາພິຈາລະນາໃຊ້ສົມຜົນນີ້.