Жидкость в капиллярах

Поверхностно активные вещества

Существуют такие вещества, называемые поверхностно активными, которые могут изменять коэффициент поверхностного натяжения жидкостей. К таким веществам относятся, например, мыло, которое уменьшает коэффициент поверхностного натяжения воды. Также по отношению к воде поверхностно активными являются нефть, спирт, эфир и многие другие жидкие и твердые вещества.

Капиллярные явления. Капиллярами называют сосуды с маленьким поперечным сечением (внутренний диаметр меньше 1мм). Важная особенность капилляров заключается в том, что поверхность жидкости в них искривлена за счет смачивания и несмачивания.

Искривленная форма поверхности жидкости в капиллярной трубке носит название мениска.

Мениск в зависимости от смачивания несмачивания бывает соответственно:

вогнутым и выпуклым

Изогнутость поверхности жидкости в капилляре обусловлена поверхностным натяжением.

смачивание несмачивание

рис.20

Под искривленной поверхностью жидкости в капилляре действует добавочное давление, обусловленное поверхностным натяжением. Добавочное давление стремится сделать изогнутую поверхность жидкости плоской.

Кроме того, действует гидравлическое или нормальное давление – давление жидкости на дно сосуда. Нормальное давление направлено всегда вниз, к дну сосуда. А дополнительное давление при смачивании направлено вверх. Поэтому в капиллярной трубке при смачивании гидравлическое давление меньше на величину . И, чтобы скомпенсировать действие дополнительного давления, жидкость в капилляре поднимается на определенную высоту (рис.20). При несмачивании дополнительное давление направлено вниз и совпадает с гидравлическим. Поэтому это давление больше на величину . Не смачиваемая жидкость опускается в капилляре на некоторую высоту, чтобы скомпенсировать действие добавочного давления. Высота поднятия смачивающей жидкости в капилляре определяется по формуле:

Борелли-Жюрена

Высота зависит от поверхности натяжения, от рода жидкости, от радиуса капилляра.

Добавочное давление под искривленной поверхностью жидкости определяется по формуле Лапласса.

и - радиусы кривизны двух взаимно перпендикулярных сечений поверхности жидкости.

Если поверхность жидкости имеет сферическую форму, то формула Лапласа принимает вид:

Дополнительное давление под искривленной поверхностью жидкости прямо пропорционально коэффициенту поверхностного натяжения жидкости и обратно пропорционально радиусу кривизны поверхности жидкости.

Вопросы для самоконтроля

1.Что называется поверхностным натяжением?

2.В каких единицах измеряется коэффициент поверхностного натяжения?

3.Что называется силой поверхностного натяжения?

4.Какие сосуды называются капиллярами?

5.Чем обусловлено дополнительное давление под поверхностью жидкостью в капилляре

6.В чем заключаются капиллярные явления?

7.Что называется смачиванием и несмачиванием?

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

Дата добавления: 2014-01-06