Та лаа харж байсан уу? Та үүнийг ашиглах байх гэж найдаж байна. Лаа шатаж байх үед бидний харж болох нэг сонирхолтой үзэгдэл. Шатаж буй лааны зулын ёроол нь ихэвчлэн хайлсан лаваар (зулын дээр) үргэлж нордог. Зулын зулын дээр хайлсан лав байгаа нь лаа удаан хугацаанд шатаж чадна гэсэн үг юм. Хайлсан лав шатаж буй лааны зулын зүг дээшээ хөдлөхөд юу нөлөөлдөг вэ? Бид бамбарт ижил үзэгдлийг ажиглаж болно.
Бидний амьдралд олон сонирхолтой зүйл лаа болон тосон дэнлүүнд тохиолддог үзэгдлүүдтэй төстэй байдаг. Энэ нь шингэн нь хөлтэй тул дээшээ хөдлөх боломжийг олгодог юм шиг санагддаг. Та үүнийг шинжлэх ухааны үүднээс тайлбарлаж өгөхгүй юу? Лаа, тосон дэнлүү болон бусад олон холбогдох үзэгдлүүдэд тохиолддог үзэгдлийг тайлбарлаж чадах нэг физикийн ойлголт бол хялгасан судас юм.
Нэгдэл ба наалдацын хүч
Нэгдмэл байдал гэдэг нь ижил бодисын молекулуудын хоорондох таталцлын хүч бөгөөд өөр өөр бодисын молекулуудын хоорондох таталцлын хүчийг наалдац гэж нэрлэдэг. Жишээлбэл, хэрэв бид шилэн аяганд ус хийвэл усны молекулууд бие биенээ татах үед наалдац үүсдэг бол усны молекулууд болон шилэн молекулууд бие биенээ татах үед наалдац үүсдэг.
Холбоо барих өнцөг
Капилляр чанарын тухай ойлголтыг гүнзгийрүүлэн судлахаасаа өмнө бид эхлээд наалдамхай болон нэгдэх хүч нь капилляр чанарт хэрхэн нөлөөлдөгийг ойлгох ёстой. Жишээлбэл, шилэн доторх шингэнийг авч үзье. Шингэний молекулуудын нэгдэх хүч нь наалдамхай хүчнээс (шингэний молекулууд ба шилэн молекулуудын хоорондох таталцлын хүч) илүү хүчтэй байх үед шингэний гадаргуу дээшээ муруйна. Үүний нэг жишээ бол ус шилэн дотор байх үед юм. Ус шилэн гадаргууг норгодог гэж түгээмэл хэлдэг. Үүний эсрэгээр, хэрэв наалдамхай хүч илүү хүчтэй байвал шингэний гадаргуу доошоо муруйна. Жишээлбэл, мөнгөн ус шилэн дотор байх үед.
Муруйгаар үүссэн өнцгийг холбоо барих өнцөг гэж нэрлэдэг. Шингэний нэгдэх хүч нь наалдамхай хүчнээс их байх үед үүссэн холбоо барих өнцөг нь ерөнхийдөө 90°-аас бага байдаг.o (зураг а). Үүний эсрэгээр, хэрэв наалдах хүч нь шингэний нэгдлийн хүчнээс их байвал үүссэн холбоо барих өнцөг нь 90-ээс их байна.o (зураг b). Наалдац ба нэгдлийн хүчийг онолын хувьд тооцоолоход хэцүү боловч холбоо барих өнцгийг хэмжиж болно. Капилляртай ямар хамаарал байдаг вэ?
Капилляр судасны тухай ойлголт
Хэрэв шингэний нэгдэх хүч наалдамхай хүчнээс их байвал шингэний гадаргуу дээшээ муруйна. Бид нимгэн хоолой эсвэл хоолой (савнаас бага диаметртэй хоолой) оруулахад шингэний илүү өндөр хэсэг үүснэ. Өөрөөр хэлбэл, саванд байгаа шингэн нь хоолойн баганагаар дээшээ өгсдөг. Учир нь хоолойн хананы дагуух нийт гадаргуугийн таталтын хүч дээшээ үйлчилдэг. Шингэний хүрч чадах хамгийн дээд өндөр нь гадаргуугийн таталтын хүч нь хоолой дахь шингэний жинтэй тэнцүү буюу тэнцүү байх үед юм. Тиймээс шингэн нь зөвхөн гадаргуугийн таталтын хүч нь хоолой дахь шингэний жинтэй тэнцүү өндөрт л өгсөж чадна.
Үүний эсрэгээр, хэрэв наалдамхай хүч нь шингэний нэгдэх хүчнээс их байвал шингэний гадаргуу доошоо муруйна. Бид нимгэн хоолой эсвэл хоолой (савнаас жижиг диаметртэй хоолой) оруулахад шингэний доод хэсэг үүснэ (доорх зургийг үзнэ үү).
Энэ нөлөөг хялгасан судасны хөдөлгөөн буюу хялгасан судас гэж нэрлэдэг бөгөөд эдгээр нимгэн хоолойг хялгасан судасны хоолой гэж нэрлэдэг. Эдгээр жижиг судаснуудад цусны эргэлт нь хялгасан судасны нөлөөнөөс үүдэлтэй тул бидний хамгийн жижиг судсыг хялгасан судасны хоолой гэж нэрлэж болно гэдгийг тэмдэглэх нь зүйтэй. Үүнтэй адил хайлсан лав эсвэл керосин нь зулын голоор дээшлэх үзэгдэл бас илэрхий байдаг. Цаашилбал, хялгасан судас нь жижиг ксилем судаснуудаар дамжин үндэснээс навч руу ус, шим тэжээлийн хөдөлгөөнд чухал үүрэг гүйцэтгэдэг гэж үздэг. Хялгасан судасгүй бол хөрсний гадаргуу бороо эсвэл усалгааны дараа шууд хатдаг. Хялгасан судасны өөр нэг чухал нөлөө бол хөрсний хэсгүүдийн хоорондох зайд ус хадгалах явдал юм.
Капиллярын тэгшитгэл
Капилляр хоолойн баганагаар дамжин усны өндрийг хэрхэн тодорхойлох вэ? Шингэн багана дотор дээшээ гарч байгаа мэт харагдаж байна. 
h өндөрт r радиустай капилляр хоолой. Шингэнийг h өндөрт барихад үүрэг гүйцэтгэдэг хүч нь босоо чиглэлд гадаргуугийн таталцлын хүчний бүрэлдэхүүн хэсэг юм: F cos theta.
Капилляр хоолойн дээд хэсэг нээлттэй тул атмосферийн даралт шингэний гадаргуу дээр үйлчилдэг. Шингэн ба хоолойн хоорондох холбоо барих гадаргуугийн урт нь 2 phir (тойргийн тойрог) байна. Тиймээс холбоо барих гадаргуу дагуу үйлчилж буй гадаргуугийн таталцлын хүчний босоо бүрэлдэхүүн хэсгийн хэмжээ нь:
Хэрэв шингэний гадаргуугийн дээш чиглэсэн муруйг тооцохгүй бол хоолой дахь шингэний эзэлхүүн нь:
Шингэний эзэлхүүн = Хоолойн гадаргуугийн талбай x Шингэний өндөр
V = A h
V = (π r 2 ) h
Хэрэв Гадаргуугийн таталтын хүчний босоо бүрэлдэхүүн хэсэг нь капилляр хоолой дахь шингэний баганын жинтэй тэнцвэржсэн бол шингэн цаашид дээшлэх боломжгүй. Өөрөөр хэлбэл, гадаргуугийн таталтын хүчний босоо бүрэлдэхүүн хэсэг нь h өндөрт байгаа шингэний жинтэй тэнцвэржсэн үед шингэн хамгийн дээд өндөртөө хүрнэ. Гадаргуугийн таталтын хүчний босоо бүрэлдэхүүн хэсэг нь:
F = γ 2 π r cos θ
Үүний зэрэгцээ капилляр хоолой дахь шингэний жин нь:
w = мг
w = ρ V g
w = ρ ( π r 2 цаг ) g
Шингэн хамгийн дээд өндөртөө (h) хүрэхэд гадаргуугийн таталцлын хүчний босоо бүрэлдэхүүн хэсэг нь капилляр хоолой дахь шингэний жинтэй тэнцүү байх ёстой. Математикийн хувьд үүнийг дараах байдлаар бичнэ.
Энэ бол бидний хайж буй тэгшитгэл юм. Хэрэв та шингэн баганын өндрийг тодорхойлохыг хүсвэл энэ тэгшитгэлийг ашиглана уу.
