Birlashish va yopishish kuchi
Birlashish kuchi - bu o'xshash moddadagi molekulalar orasidagi tortishish kuchi, teng bo'lmagan moddaning molekulalari orasidagi tortishish kuchi esa Yopishish kuchi deb ataladi. Masalan, biz stakanga suv quyamiz. Suv molekulalari bir-birini tortganda, yopishish esa suv molekulalari va shisha molekulalari bir-birini tortganda sodir bo'ladi.
Aloqa burchagi
Kapillyarlik tushunchasini o'rganishdan oldin, avvalo, adgeziya kuchi va birlashuv kuchining kapillyarlikka qanday ta'sir qilishini tushunamiz. Masalan, biz stakandagi suyuqlikni ko'rib chiqamiz. Suyuq molekulaning birlashuv kuchi adgeziya kuchidan (suyuqlik molekulasi va shisha molekulasi orasidagi tortishish kuchi) kuchliroq bo'lganda, suyuqlik yuzasi yuqoriga qarab egri chiziq hosil qiladi. Bunga misol qilib suv stakan ichida bo'lganda keltirish mumkin. Odatda, suv stakan yuzasini shimib oladi, deyiladi. Aksincha, agar adgeziya kuchi kuchliroq bo'lsa, suyuqlik yuzasi pastga qarab egiladi. Masalan, simob stakan ichida bo'lganda.
Egri chiziq hosil qilgan burchak kontakt burchagi deb ataladi. Suyuqlikning birlashish kuchi yopishish kuchidan yuqori bo'lganda, hosil bo'lgan kontakt burchagi odatda 90 dan kichik bo'ladi.o (a-rasm). Aksincha, agar yopishish kuchi suyuqlikning yopishish kuchidan yuqori bo'lsa, hosil bo'lgan kontakt burchagi 90 dan katta bo'ladi.o (b-rasm). Yopishqoqlik va koheziya kuchlarini nazariy jihatdan hisoblash qiyin, ammo kontakt burchaklarini o'lchash mumkin. Buning kapillyarlik bilan qanday aloqasi bor?
Kapillyarlik tushunchasi
Agar suyuqlikning birikish kuchi yopishish kuchidan katta bo'lsa, suyuqlik yuzasi yuqoriga egiladi. Yupqa naycha yoki trubani (diametri idishdan kichikroq bo'lgan quvur) joylashtirganimizda, idishdagi suyuqlik quvur ustuni orqali ko'tariladi. Buning sababi, naycha devori bo'ylab umumiy sirt tarangligi kuchi yuqoriga qarab harakat qilishidir. Suyuqlik erisha oladigan maksimal balandlik, sirt tarangligi kuchi quvurdagi suyuqlikning og'irligiga teng bo'lganda bo'ladi. Shunday qilib, suyuqlik faqat sirt tarangligi kuchi quvurdagi suyuqlikning og'irligi bilan muvozanatlangan balandlikka ko'tarilishi mumkin.
Aksincha, agar yopishish kuchi suyuqlikning yopishish kuchidan kattaroq bo'lsa, suyuqlik yuzasi pastga egiladi. Yupqa naycha yoki trubani (idishdan kichikroq diametrli quvur) joylashtirganimizda, u suyuqlikning pastki qismini hosil qiladi (quyidagi rasmga qarang).
Bu ta'sir kapillyar, ingichka quvur esa kapillyar naycha deb ataladi. Shuni yodda tutingki, bizning eng kichik qon tomirlarimizni kapillyar naychalar deb ham atash mumkin, chunki mayda qon tomirlarida qon aylanishi ham kapillyarlarning ta'siri tufayli sodir bo'ladi. Xuddi shunday, mum yoki kerosinning o'q orqali ko'tarilib erishi hodisasi ham kuzatiladi. Bundan tashqari, kapillyarlik suv va ozuqa moddalarining ildizlardan barglarga ksilema tomirlari orqali o'tishida muhim rol o'ynaydi, deb ishoniladi. Agar kapillyarlik bo'lmasa, yomg'irdan keyin tuproq yuzasi darhol quriydi. Kapilyarlikning yana bir muhim ta'siri tuproq zarralari orasidagi bo'shliqlarda suvning saqlanib qolishi hisoblanadi.
Kapillyarlik tenglamasi
Kapillyar quvur ustunidan ko'tarilayotgan suvning balandligini qanday aniqlash mumkin? Kapillyar quvur ustunidagi suyuqlik ko'tariladi, uning radiusi r bo'lib, h balandlikgacha yetadi. Suyuqlikni h balandlikda ushlab turishga ta'sir qiluvchi kuch vertikal yo'nalishda sirt taranglik kuchining tarkibiy qismidir: F cos θ.
Kapillyar naychaning yuqori qismi ochiq bo'lgani uchun suyuqlik yuzasida atmosfera bosimi mavjud. Suyuqlik va quvur orasidagi teginish yuzasining uzunligi 2πr (aylana) ga teng. Shunday qilib, kontakt yuzasi bo'ylab ishlaydigan vertikal komponentlarning sirt taranglik kuchining kattaligi quyidagicha:
F = Sirt taranglik kuchi, γ = Sirt tarangligi, r = kapillyar naychaning radiusi, θ = Kontakt burchagi
Agar egri yuqoriga qaragan sirt hisobga olinmasa, quvurdagi suyuqlik hajmi quyidagicha bo'ladi:
Suyuqlik hajmi = quvur yuzasi maydoni x - suyuqlik balandligi
V = A h
V = (π r 2 ) h
Agar sirt taranglik kuchining vertikal komponenti kapillyar naychadagi suyuqlik ustunining og'irligi bilan muvozanatlangan bo'lsa, suyuqlik yana ko'tarila olmaydi. Boshqacha qilib aytganda, agar sirt taranglik kuchining vertikal komponenti suyuqlikning og'irligi bilan h gacha muvozanatlangan bo'lsa, suyuqlik maksimal balandlikka etadi. Sirt taranglik kuchining vertikal komponenti quyidagicha:
F = γ 2 π r cos θ
Kapillyar trubadagi suyuqlikning og'irligi quyidagicha:
w = mg
w = ρ V g
w = ρ (π r 2 soat) g
Suyuqlik maksimal balandlikka (h) yetganda, sirt taranglik kuchining vertikal komponenti kapillyar naychadagi suyuqlikning og'irligiga teng bo'lishi kerak. Matematik tarzda, quyidagicha yozilgan:
Bu biz izlayotgan tenglama. Agar siz suyuq ustunning balandligini aniqlamoqchi bo'lsangiz, iltimos, ushbu tenglamadan foydalanishni ko'rib chiqing.
