Смачивание и капиллярные явления

а) б) в) г) Рис. 38

Жидкости могут растекаться по поверхности или сохраняться в форме капли (рис. 38). Это объясняется соотношением сил: F ₁ – сила взаимодействия между молекулами жидкости и F ₂ – сила взаимодействия молекул жидкости с молекулами поверхности. Если F ₂ > F ₁ – жидкость поверхность смачивает. Если F ₁ > F ₂ – жидкость поверхность не смачивает. Характеристикой смачивания является θ – краевой угол. При смачивании , если жидкость поверхность не смачивает (рис. 38).

Следствием смачивания является искривление поверхности жидкости вблизи вертикальных стенок сосуда (рис. 38 в). Искривленная поверхность жидкости называется мениском. Благодаря действию сил поверхностного натяжения искривленный слой жидкости производит на жидкость давление Δ P, дополнительное к внешнему. Появление Δ P иллюстрирует рис. 39. Появление дополнительного давления Δ P проявляется наиболее заметно в узких сосудах – капиллярах. При этом жидкость в капилляре может подниматься (смачивание) или опускаться (не смачивание) (рис. 40).

а)

б)

в)

Рис. 39

а)

б)

Рис. 40

Величина дополнительного давления Δ P определяется для цилиндрических капилляров формулой П. Лапласа , здесь R – радиус кривизны поверхности мениска. Эта формула позволяет рассчитать высоту подъема жидкости в капилляре

здесь ρ – плотность жидкости; g – ускорение свободного падения; r – радиус капилляра.

Дата добавления: 2014-11-07