కేశనాళిక

సంసంజన మరియు అసంజన బలం

ఒకే రకమైన పదార్థంలోని అణువుల మధ్య ఉండే ఆకర్షణ బలాన్ని సంసంజన బలం అంటారు, అదేవిధంగా వేర్వేరు పదార్థాలలోని అణువుల మధ్య ఉండే ఆకర్షణ బలాన్ని అసంజన బలం అంటారు. ఉదాహరణకు, మనం ఒక గ్లాసులో నీళ్ళు పోస్తాము. నీటి అణువులు ఒకదానికొకటి ఆకర్షించుకున్నప్పుడు సంసంజన బలం ఏర్పడుతుంది, అదేవిధంగా నీటి అణువులు మరియు గ్లాసు అణువులు ఒకదానికొకటి ఆకర్షించుకున్నప్పుడు అసంజన బలం ఏర్పడుతుంది.

సంప్రదింపు కోణం

కేశనాళికత్వం అనే భావనను నేర్చుకునే ముందు, సంసంజన బలం మరియు అసంజన బలం కేశనాళికత్వంపై ఎలా ప్రభావం చూపుతాయో మనం మొదట అర్థం చేసుకోవాలి. ఉదాహరణకు, ఒక గ్లాసులోని ద్రవాన్ని పరిశీలిద్దాం. ద్రవ అణువు యొక్క అసంజన బలం, సంసంజన బలం (ద్రవ అణువు మరియు గ్లాసు అణువు మధ్య ఉండే లాగే బలం) కంటే బలంగా ఉన్నప్పుడు, ద్రవ ఉపరితలం పైకి వంగిన వక్రరేఖను ఏర్పరుస్తుంది. దీనికి ఒక ఉదాహరణ గ్లాసులో నీరు ఉన్నప్పుడు. సాధారణంగా, నీరు గ్లాసు ఉపరితలాన్ని నానబెడుతుందని అంటారు. దీనికి విరుద్ధంగా, సంసంజన బలం బలంగా ఉంటే, ద్రవ ఉపరితలం కిందికి వంగి ఉంటుంది. ఉదాహరణకు, గ్లాసులో పాదరసం ఉన్నప్పుడు.

వక్రరేఖ ద్వారా ఏర్పడిన కోణాన్ని స్పర్శ కోణం అంటారు. ద్రవ సంసంజన బలం అసంజన బలం కంటే ఎక్కువగా ఉన్నప్పుడు, ఏర్పడే స్పర్శ కోణం సాధారణంగా 90° కంటే తక్కువగా ఉంటుంది.^o (పటం ఎ). దీనికి విరుద్ధంగా, అసంజన బలం ద్రవ సంసంజన బలం కంటే ఎక్కువగా ఉంటే, ఏర్పడే స్పర్శ కోణం 90 కంటే ఎక్కువగా ఉంటుంది.^o (పటం బి). సంసంజన బలాలు మరియు సంయోగ బలాలను సిద్ధాంతపరంగా లెక్కించడం కష్టం, కానీ స్పర్శ కోణాలను కొలవవచ్చు. దీనికి కేశనాళికత్వంతో ఏమి సంబంధం ఉంది?

కేశనాళిక భావన

ద్రవ సంసంజన బలం అసంజన బలం కంటే ఎక్కువగా ఉంటే, ద్రవ ఉపరితలం పైకి వంగుతుంది. మనం ఒక సన్నని గొట్టం లేదా పైపును (పాత్ర కంటే తక్కువ వ్యాసం ఉన్న పైపు) చొప్పించినప్పుడు, పాత్రలోని ద్రవం పైపు నిలువు వరుస గుండా పైకి లేస్తుంది. దీనికి కారణం, గొట్టం గోడ వెంబడి ఉండే మొత్తం తలతన్యత బలం పైకి పనిచేయడమే. ఒక ద్రవం చేరగల గరిష్ట ఎత్తు, తలతన్యత బలం పైపులోని ద్రవ బరువుకు సమానమైనప్పుడు ఉంటుంది. కాబట్టి, తలతన్యత బలం పైపులోని ద్రవ బరువుతో సమతుల్యం అయ్యే ఎత్తు వరకు మాత్రమే ద్రవం పైకి లేవగలదు.

దీనికి విరుద్ధంగా, అసంజన బలం ద్రవ సంసంజన బలం కంటే ఎక్కువగా ఉంటే, ద్రవం యొక్క ఉపరితలం క్రిందికి వంగి ఉంటుంది. మనం ఒక సన్నని గొట్టం లేదా పైపును (పాత్ర కంటే తక్కువ వ్యాసం ఉన్న పైపు) చొప్పించినప్పుడు, అది ద్రవంలో ఒక దిగువ భాగాన్ని ఏర్పరుస్తుంది (క్రింది చిత్రాన్ని చూడండి).

ఈ ప్రభావాన్ని కేశనాళిక అని, సన్నని గొట్టాన్ని కేశనాళిక నాళం అని అంటారు. మన అతి చిన్న రక్తనాళాలను కూడా కేశనాళిక గొట్టాలు అని పిలుస్తారని గుర్తుంచుకోండి, ఎందుకంటే చిన్న రక్తనాళాలలో రక్త ప్రసరణ కూడా కేశనాళిక ప్రభావాల వల్ల జరుగుతుంది. అదేవిధంగా, మైనం లేదా కిరోసిన్ కరిగి అక్షం గుండా పైకి ఎగబాకే దృగ్విషయం కూడా దీనికి ఉదాహరణ. అంతేకాకుండా, దారు నాళాల ద్వారా వేర్ల నుండి ఆకులకు నీరు మరియు పోషక పదార్థాల ప్రసరణలో కూడా కేశనాళిక కీలక పాత్ర పోషిస్తుందని నమ్ముతారు. కేశనాళిక లేకపోతే, వర్షం కురిసిన వెంటనే నేల ఉపరితలం ఎండిపోతుంది. కేశనాళిక యొక్క మరొక ముఖ్యమైన ప్రభావం మట్టి కణాల మధ్య ఉన్న ఖాళీలలో నీరు నిలిచిపోవడం.

కేశనాళిక సమీకరణం

కేశనాళిక పైపు స్తంభం ద్వారా పైకి లేచే నీటి ఎత్తును మనం ఎలా నిర్ణయించగలం? r వ్యాసార్థం గల కేశనాళిక పైపు స్తంభంలో ద్రవం h ఎత్తు వరకు పైకి లేస్తుంది. h ఎత్తులో ద్రవాన్ని పట్టి ఉంచడానికి పనిచేసే బలం, తలతన్యత బలం యొక్క నిలువు దిశలోని భాగం: F cos θ.

ద్రవం యొక్క ఉపరితలంపై వాతావరణ పీడనం ఉండేలా కేశనాళిక గొట్టం పైభాగం తెరిచి ఉంటుంది. ద్రవానికి మరియు గొట్టానికి మధ్య ఉన్న స్పర్శ ఉపరితలం యొక్క పొడవు 2πr (చుట్టుకొలత). అందువల్ల, స్పర్శ ఉపరితలం వెంబడి పనిచేసే నిలువు భాగాల తలతన్యత బలం యొక్క పరిమాణాలు:

F = ఉపరితల తన్యత బలం, γ = ఉపరితల తన్యత, r = కేశనాళిక గొట్టం యొక్క వ్యాసార్థం, θ = స్పర్శ కోణం

పైకి వంగిన ఉపరితలాన్ని విస్మరిస్తే, పైపులోని ద్రవ పరిమాణం:

ద్రవ పరిమాణం = పైపు ఉపరితల వైశాల్యం x ద్రవం యొక్క ఎత్తు

V = A h

V = (π r ² ) h

కేశనాళిక గొట్టంలోని ద్రవ స్తంభం బరువుతో తలతన్యత బలం యొక్క నిలువు భాగం సమతుల్యం అయితే, ద్రవం మళ్ళీ పైకి లేవదు. మరో మాటలో చెప్పాలంటే, తలతన్యత బలం యొక్క నిలువు భాగం ద్రవం బరువుతో సమతుల్యం అయితే, ద్రవం h ఎత్తు వరకు దాని గరిష్ట ఎత్తుకు చేరుకుంటుంది. తలతన్యత బలం యొక్క నిలువు భాగం:

F = γ 2 π r cos θ

కేశనాళిక గొట్టంలోని ద్రవం యొక్క బరువు:

w = mg

w = ρ V g

w = ρ (π r ² h) g

ద్రవం దాని గరిష్ట ఎత్తు (h) కు చేరుకున్నప్పుడు, తలతన్యత బలం యొక్క నిలువు భాగం కేశనాళిక గొట్టంలోని ద్రవం యొక్క బరువుకు సమానంగా ఉండాలి. గణితశాస్త్రపరంగా ఇలా వ్రాస్తారు:

మనం వెతుకుతున్న సమీకరణం ఇదే. మీరు ద్రవ స్తంభం యొక్క ఎత్తును కనుగొనాలనుకుంటే, దయచేసి ఈ సమీకరణాన్ని ఉపయోగించడాన్ని పరిగణించండి.