Kapillyar hodisalar jyuren formulasi

KAPILLYAR HODISALAR JYUREN FORMULASI
REJA:

1. 
   KAPILLYAR HODISALAR
   
2. 
   JYUREN FORMULASI
   

Kapillyarlik Bu tortishish kuchiga qarshi ham quvurli teshiklar yoki g'ovakli yuzalar bo'ylab harakatlanishiga imkon beradigan suyuqliklarning xususiyati. Buning uchun suyuqlik molekulalari bilan bog'liq ikkita kuchning muvozanati va muvofiqlashtirilishi bo'lishi kerak: birlashish va yopishish; bu ikkalasi sirt tarangligi deb nomlangan jismoniy aks ettirishga ega.

Suyuq naychaning ichki devorlarini yoki u o'tadigan materialning teshiklarini namlashi kerak. Bu yopishqoqlik kuchi (suyuq-kapillyar naycha devori) molekulalararo birikish kuchidan kattaroq bo'lganda paydo bo'ladi. Binobarin, suyuqlik molekulalari material atomlari (shisha, qog'oz va boshqalar) bilan bir-biriga qaraganda kuchli ta'sir o'tkazadi.
Kapillyarlikning klassik namunasi ushbu xususiyatni ikkita juda xilma-xil suyuqlik: suv va simob uchun taqqoslashda tasvirlangan.
Yotishdan oldin bitta osh qoshiq: bir oyda minus 27 kg!
Fatality
Yuqoridagi rasmda suv naychaning devorlariga ko'tarilganini ko'rish mumkin, bu uning yopishqoqlik kuchiga ega ekanligini anglatadi; simob bilan esa buning teskarisi sodir bo'ladi, chunki uning birlashish kuchlari, metall bog'lanish, oynani namlashiga to'sqinlik qiladi.
Shu sababli suv konkav meniskus, simob esa konveks (gumbaz shaklida) meniskus hosil qiladi. Xuddi shunday, shuni ta'kidlash kerakki, trubaning radiusi yoki suyuqlik o'tadigan qism qanchalik kichik bo'lsa, balandlik yoki masofa shuncha ko'p bo'ladi (har ikkala naycha uchun suv ustunlarining balandliklarini taqqoslang).
Kapillyar xususiyatlari
-Suyuqlik yuzasi
Suyuqlik yuzasi, suv deb aytganda, kapillyarda konkav; ya'ni meniskus konkavdir. Bu holat naycha devori yaqinidagi suv molekulalariga ta'sir etuvchi kuchlarning natijasi unga qarab yo'naltirilganligi sababli yuzaga keladi.
Har bir meniskusda aloqa burchagi (θ) mavjud, bu kapillyar naychaning devori tomonidan suyuqlik yuzasiga tegish nuqtasida teginish nuqtasida hosil bo'lgan burchakdir.
Agar suyuqlikning kapillyar devorga yopishish kuchi molekulalararo birlashish kuchidan ustun tursa, u holda burchak θ <90º; suyuqlik kapillyar devorni namlaydi va suv kapillyar deb nomlanuvchi hodisani kuzatib kapillyar orqali ko'tariladi.
Bir tomchi suv toza stakan yuzasiga qo'yilganda, suv stakan ustiga tarqaladi, shuning uchun ph = 0 va cos ph = 1 bo'ladi.
Agar molekulalararo birlashish kuchi suyuq-kapillyar devorga yopishish kuchidan ustun bo'lsa, masalan simobda meniskus qavariq bo'ladi va g burchagi> 90º qiymatga ega bo'ladi; simob kapillyar devorni namlamaydi va shu sababli uning ichki devori bo'ylab oqadi.
Bir tomchi simob toza stakan yuzasiga qo'yilganda, tomchi o'z shaklini va θ = 140º burchagini saqlaydi.
- Balandlik
Suv kapillyar naycha orqali (h) balandlikka ko'tarilguncha ko'tariladi, unda suv ustunining og'irligi molekulalararo birlashish kuchining vertikal komponentini qoplaydi.
Ko'proq suv ko'tarilgach, tortishish sizning ko'tarilishni to'xtatadigan bir nuqta keladi, hatto sirt tarangligi sizning foydangizga ishlaydi.
Bu sodir bo'lganda, molekulalar ichki devorlarga "ko'tarilishda" davom eta olmaydi va barcha jismoniy kuchlar tenglashadi. Bir tomondan sizda suv ko'tarilishiga turtki beradigan kuchlar bor, ikkinchisida sizning vazningiz uni pastga itaradi.
Yurin qonuni
Buni matematik tarzda quyidagicha yozish mumkin:
2 π rϒcosθ = rgπr2h
Tenglamaning chap tomoni sirt tarangligiga bog'liq bo'lgan joyda, uning kattaligi ham uyg'unlik yoki molekulalararo kuchlar bilan bog'liq; Cosθ aloqa burchagini, va suyuqlik ko'tarilgan teshik radiusini ifodalaydi.
Va tenglamaning o'ng tomonida h balandligi, tortish kuchi g va suyuqlikning zichligi bor; bu suv bo'lar edi.
H uchun echish bizda bor
h = (2ϒcosθ / rgr)
Ushbu birikma suyuqlik ustunining og'irligi kapillyar ta'sirida ko'tarilish kuchi bilan muvozanatlanganda, mayda naychadagi suyuqlik ustunining balandligini belgilaydigan Yurin qonuni deb nomlanadi.
-Yuzaki taranglik
Suv kislorod atomining elektr manfiyligi va uning molekulyar geometriyasi tufayli dipol molekulasidir. Bu suv molekulasining kislorod joylashgan qismi manfiy zaryadlanishiga olib keladi, suv molekulasining 2 vodorod atomini o'z ichiga olgan qismi musbat zaryadlanadi.
Suyuqlik tarkibidagi molekulalar bir nechta vodorod aloqalari tufayli o'zaro ta'sir qiladi va ularni ushlab turadi. Biroq, suvda bo'lgan suv molekulalari: havo interfeysi (sirt), suyuqlik sinusi molekulalari tomonidan aniq tortishish ta'siriga uchraydi, havo molekulalari bilan zaif tortishish bilan qoplanmaydi.

Shuning uchun interfeysdagi suv molekulalari jozibador kuchga ta'sir qiladi, bu suv molekulalarini interfeysdan olib tashlashga intiladi; boshqacha qilib aytganda, pastki qismdagi molekulalar bilan hosil bo'lgan vodorod aloqalari sirtdagi birikmalarni sudrab boradi. Shunday qilib, sirt tarangligi suv sathini kamaytirishga intiladi: havo interfeysi.

H bilan munosabat
Agar Yurin qonuni tenglamasini ko'rib chiqsak, h ning to'g'ridan to'g'ri proportsional ekanligini topamiz; shuning uchun suyuqlikning sirt tarangligi qanchalik baland bo'lsa, materialning kapillyari yoki teshikchasi orqali ko'tarilishi mumkin bo'lgan balandlik shunchalik katta bo'ladi.
Shu tarzda, sirt tarangligi har xil bo'lgan A va B ikkita suyuqlik uchun sirt tarangligi yuqori bo'lgan balandroq balandlikka ko'tarilishi kutilmoqda.
Shu nuqtai nazardan xulosa qilish mumkinki, yuqori sirt tarangligi suyuqlikning kapillyar xususiyatini belgilaydigan eng muhim xususiyatdir.
-Suyuqlik ko'tarilgan kapillyar yoki teshikning radiusi
Yurin qonunini kuzatish shundan dalolat beradiki, suyuqlik kapillyar yoki teshikda yetadigan balandlik uning radiusiga teskari proportsionaldir.
Shuning uchun radius qancha kichik bo'lsa, suyuqlik ustuni kapillyar ta'sirida shunchalik katta bo'ladi. Buni to'g'ridan-to'g'ri suvni simob bilan solishtiradigan rasmda ko'rish mumkin.
Radiusi 0,05 mm radiusli shisha naychada kapillyarga tushadigan suv ustuni 30 sm balandlikka etadi. Radiusi 1 mm bo'lgan kapillyar naychalarda assimilyatsiya bosimi 1,5 x 10 ga teng3 gPa (bu 1,5 atmga teng) 14 dan 15 m gacha bo'lgan suv ustunining balandligini hisoblashga to'g'ri keladi. Bu bir necha marta o'zlariga o'girilgan somonlar bilan sodir bo'ladigan narsalarga juda o'xshaydi. Suyuqlikni ho'plaganingizda, suyuqlik og'zingizga ko'tarilishiga olib keladigan bosim farqi hosil bo'ladi.
Kapillyar bilan erishilgan ustunning maksimal balandligi nazariydir, chunki kapillyarlar radiusi ma'lum chegaradan oshib ketishi mumkin emas.
Puazeyl qonuni
Bu haqiqiy suyuqlik oqimi quyidagi ifoda bilan berilishini aniqlaydi:
Q = (πr4/ 8ηl) ΔP
Bu erda Q - suyuqlik oqimi, η - uning yopishqoqligi, l - trubaning uzunligi va DP - bosim farqi.
Kapillyar radiusi pasayganda, siz kapillyar ta'sirida erishilgan suyuqlik ustunining balandligini cheksiz oshirishingiz kerak. Ammo, Poyzeyl ta'kidlaganidek, radiusi kamaygan sari, suyuqlikning shu kapillyar orqali oqishi ham kamayadi.
Bundan tashqari, haqiqiy suyuqlik oqimiga qarshilik o'lchovi bo'lgan yopishqoqlik suyuqlik oqimini yanada kamaytiradi.
- aloqa burchagi (θ)
Cosy ning qiymati qanchalik katta bo'lsa, Yurin qonuni bilan ko'rsatilganidek, kapillyar uchun suv ustunining balandligi shunchalik katta bo'ladi.
Agar small kichik bo'lsa va nolga (0) yaqinlashsa, cosθ = 1 bo'ladi, shuning uchun h qiymati maksimal bo'ladi. Aksincha, agar º 90º ga teng bo'lsa, cosθ = 0 va h = 0 qiymati.
D ning qiymati 90º dan katta bo'lganida, bu esa qavariq meniskusga tegishli bo'lsa, suyuqlik kapillyar bilan ko'tarilmaydi va uning tushish tendentsiyasi (simob bilan sodir bo'lgandek).
Suvning kapillyarligi
Suv 72,75 N / m sirt taranglik qiymatiga ega bo'lib, quyidagi suyuqliklarning sirt tarangligi ko'rsatkichlariga nisbatan ancha yuqori:

-Aseton: 22,75 N / m

-Etil spirti: 22,75 N / m
-Geksan: 18.43 N / m
-Metanol: 22,61 N / m.
Shuning uchun suvning sirtdan tashqari keskinligi bor, bu o'simliklar va o'simliklar tomonidan suv va ozuqa moddalarini o'zlashtirishi uchun zarur bo'lgan kapillyarlik hodisasining rivojlanishiga yordam beradi.
O'simliklarda
Kapillyar o'simliklarning ksilemasi orqali sharbat ko'tarilishining muhim mexanizmidir, ammo daraxtlarning barglariga sharbat tushishi o'zi uchun etarli emas.
Terlash yoki bug'lanish o'simliklarning ksilemasi orqali sharbat ko'tarilishida muhim mexanizm hisoblanadi. Barglar bug'lanish orqali suvni yo'qotadi, suv molekulalarining miqdori kamayadi, bu kapillyarlarda (ksilema) mavjud bo'lgan suv molekulalarining tortilishini keltirib chiqaradi.
Suv molekulalari bir-biridan mustaqil ravishda harakat qilmaydi, lekin ular Van der Vaals kuchlari bilan ta'sir o'tkazadilar, bu esa ularni o'simliklarning kapillyarlari orqali barglar tomon bog'langan holda ko'tarilishiga olib keladi.
Ushbu mexanizmlardan tashqari, o'simliklar osmos bilan tuproqdan suvni yutishini va ildizda hosil bo'lgan ijobiy bosim o'simlikning kapillyarlari orqali suv ko'tarilishining boshlanishini qo'zg'atishini ta'kidlash lozim.