Қувваи муттаҳидшавӣ ва часпидан
Қувваи муттаҳидшавӣ қувваи ҷозиба байни молекулаҳои моддаи якхела аст, дар ҳоле ки қувваи ҷозиба байни молекулаҳои моддаи нобаробар қувваи часпиш номида мешавад. Масалан, мо обро ба як стакан мерезем. Ҷаспиш вақте ба амал меояд, ки молекулаҳои об якдигарро ҷалб мекунанд, дар ҳоле ки часпиш вақте ба амал меояд, ки молекулаҳои об ва молекулаҳои шиша якдигарро ҷалб мекунанд.
Кунҷи тамос
Пеш аз омӯхтани мафҳуми капиллярӣ, мо аввал мефаҳмем, ки чӣ гуна қувваи часпидан ва қувваи когезия ба капиллярӣ таъсир мерасонад. Масалан, мо моеъро дар шиша дида мебароем. Вақте ки қувваи когезияи молекулаи моеъ аз қувваи часпидан (қувваи кашидани байни молекулаи моеъ ва молекулаи шиша) қавитар аст, сатҳи моеъ каҷи болоро ташкил медиҳад. Мисоли ин ҳолат вақте аст, ки об дар шиша аст. Одатан, мегӯянд, ки об сатҳи шишаро тар мекунад. Баръакс, агар қувваи часпидан қавитар бошад, пас сатҳи моеъ ба поён каҷ мешавад. Масалан, вақте ки симоб дар шиша аст.
Кунҷе, ки аз каҷӣ ба вуҷуд меояд, кунҷи тамос номида мешавад. Вақте ки қувваи муттаҳидшавии моеъ аз қувваи часпакӣ баландтар аст, кунҷи тамоси ба вуҷуд омада одатан аз 90 хурдтар аст.o (расми а). Баръакс, агар қувваи часпидан аз қувваи часпиши моеъ баландтар бошад, кунҷи тамоси ба вуҷуд омада аз 90 зиёдтар аст.o (расми б). Ҳисоб кардани қувваҳои часпиш ва қувваҳои когезия аз ҷиҳати назариявӣ душвор аст, аммо кунҷҳои тамосро чен кардан мумкин аст. Ин ба капиллярӣ чӣ иртибот дорад?
Мафҳуми капиллярӣ
Агар қувваи часпиши моеъ аз қувваи часпиш зиёдтар бошад, сатҳи моеъ ба боло каҷ мешавад. Вақте ки мо найча ё қубури тунукро (қубуре, ки диаметраш аз зарф хурдтар аст) ворид мекунем, моеъ дар зарф аз сутуни қубур боло меравад. Ин аз он сабаб аст, ки қувваи шиддати умумии сатҳ дар тӯли девори қубур ба боло ҳаракат мекунад. Баландии ҳадди аксаре, ки моеъ метавонад ба даст орад, вақте аст, ки қувваи шиддати сатҳ ба вазни моеъ дар қубур баробар бошад. Пас, моеъ танҳо ба баландие боло рафта метавонад, ки дар он қувваи шиддати сатҳ бо вазни моеъ дар қубур мувозинат карда шавад.
Баръакс, агар қувваи часпидан аз қувваи часпидани моеъ зиёдтар бошад, сатҳи моеъ ба поён хам мешавад. Вақте ки мо найча ё қубури тунук (қубуре бо диаметри хурдтар аз зарф)-ро ворид мекунем, он қисми поёнии моеъро ташкил медиҳад (ба расми зер нигаред).
Ин таъсир капиллярӣ ва қубури тунук найчаи капиллярӣ номида мешавад. Дар хотир доред, ки рагҳои хурдтарини хуни моро инчунин қубурҳои капиллярӣ номидан мумкин аст, зеро гардиши хун дар рагҳои хурди хун низ аз сабаби таъсири капиллярӣ ба амал меояд. Ба ҳамин монанд, падидаи обшавии болоравии мум ё керосин тавассути меҳвар. Ғайр аз ин, бовар меравад, ки капиллярӣ дар гузариши об ва моддаҳои ғизоӣ аз реша ба баргҳо тавассути рагҳои ксилема нақши муҳим дорад. Агар капиллярӣ набошад, сатҳи хок фавран пас аз борон хушк мешавад. Таъсири дигари назарраси капиллярӣ нигоҳ доштани об дар фосилаҳои байни зарраҳои хок мебошад.
Муодилаи капиллярӣ
Чӣ тавр мо метавонем баландии оберо, ки аз сутуни қубури капиллярӣ боло меравад, муайян кунем? Баландшавии моеъ дар сутуни қубури капиллярӣ, ки радиуси r то баландии h дорад. Қуввае, ки барои нигоҳ доштани моеъ дар баландии h амал мекунад, ҷузъи қувваи кашиши сатҳӣ дар самти амудӣ мебошад: F cos θ.
Қисми болоии найчаи капиллярӣ кушода аст, то ки дар сатҳи моеъ фишори атмосфера вуҷуд дошта бошад. Дарозии сатҳи ламс байни моеъ ва қубур 2πr (доира) аст. Ҳамин тариқ, бузургии қувваи кашиши сатҳии ҷузъҳои амудӣ, ки дар сатҳи тамос кор мекунанд, инҳоянд:
F = Қувваи кашиши сатҳӣ, γ = кашиши сатҳӣ, r = радиуси найчаи капиллярӣ, θ = кунҷи тамос
Агар сатҳи каҷшудаи болоӣ ба назар гирифта нашавад, ҳаҷми моеъ дар қубур чунин аст:
Ҳаҷми моеъ = масоҳати сатҳи қубур x-баландии моеъ
V = A h
V = (π r 2 ) h
Агар ҷузъи амудии қувваи шиддати сатҳӣ бо вазни сутуни моеъ дар найчаи капиллярӣ мувозинат карда шавад, пас моеъ дубора боло рафта наметавонад. Ба ибораи дигар, агар ҷузъи амудии қувваи шиддати сатҳӣ бо вазни моеъ то h мувозинат карда шавад, моеъ ба баландии максималии худ мерасад. Ҷузъи амудии қувваи шиддати сатҳӣ чунин аст:
F = γ 2 π r cos θ
Вазни моеъ дар қубури капиллярӣ чунин аст:
w = мг
w = ρ V g
w = ρ (π r 2 h) g
Вақте ки моеъ ба баландии максималии худ (h) мерасад, ҷузъи амудии қувваи кашиши сатҳӣ бояд ба вазни моеъ дар найчаи капиллярӣ баробар бошад. Аз ҷиҳати математикӣ, навишта шудааст:
Ин муодилаест, ки мо меҷӯем. Агар шумо хоҳед, ки баландии сутуни моеъро муайян кунед, лутфан истифодаи ин муодиларо баррасӣ кунед.
