Капиллярные явления

Примеры: подъем воды из почвы по стволам растений, пропитка бумаги и тканей, адсорбция в капиллярах.

Наблюдаются в узких сосудах, содержащих жидкость, когда расстояние между стенками сосуда соизмеримо с радиусом кривизны поверхности жидкости.

- радиус капилляра, - радиус мениска жидкости.

Капиллярное поднятие жидкости:

а - , б - , в – связь между радиусом кривизны мениска с радиусом капилляра .

Поведение жидкости в капиллярах сосудах зависит от его стенок сосуда и от значения, следовательно, краевого угла.

Возьмем 2 капилляра и опустим в жидкость. В первом случае (а) поверхность лиофильна, смачивается, поверхность жидкости имеет отрицательную кривизну. Избыточное (дополнительное) давление Лапласа стремится растянуть жидкость () и направлено к центру кривизны и поднимает ее в капилляре.

Во 2 случае (б) – кривизна положительна, направлено внутрь поверхности () и в результате происходит ее опускание в капилляре. При равновесии лапласовское давление равно гидростатическому давлению столба жидкости высотой .

(3.26)

- плотность жидкости

- плотность газа

Радиус капилляра можно выразить через угол смачивания (рис. в)

(3.27)

Высота капиллярного поднятия может быть представлена в виде формулы Жюрена:

(3.28)

Во втором случае (б) поверхность не смачивается , , уровень жидкости опускается на величину . Полное смачивание, , - радиус мениска равен радиусу капилляра ().

Капиллярные явления имеют место на границе трех фаз: твердое тело-жидкость-газ (вторая жидкость), т.е. должен существовать мениск жидкости. Капиллярными явлениями объясняются, например, появление формируемости у речного песка после его смачивания, комкование порошков при сушке.

Дата добавления: 2014-01-11