капилярност

Родословно дърво на Млечния път

Напълно интегриран контрол на нанодиамантите

Малко по-близо до слънцето

Какво кара звездите да блестят

Еднопосочна улица за електрони

Стотици копия на Newton's Philosophiae Naturalis Principia Mathematica намерени при ново преброяване

Слънчевата ни система се формира за по-малко от 200 000 години

капилярност

капилярност или Капилярен ефект (лат. capillaris, Относно косата) е поведението на течностите, които те влизат в контакт с капилярите, напр. Б. тесни тръби, пукнатини или кухини в твърдо вещество. Тези ефекти се причиняват от повърхностното напрежение на самите течности и междуфазното напрежение между течностите и твърдата повърхност. Пример е малка стъклена тръба, потопена във вода, в която водата в тясната стъклена тръба се издига малко срещу силата на гравитацията.

Ефекти

The Капилярно издигане се случва с течности, които намокрят материала на капиляра, като вода върху стъкло или върху хартиени влакна. Водата се издига в стъклена тръба и я образува вдлъбнат Повърхност (менискус). Това поведение се дължи на силата на адхезия (сила, която действа между две вещества).

The Капилярна депресия възниква, когато течността не намокри материала на повърхността на съда. Примери за това са живак върху стъкло или вода върху стъкло с намазнена повърхност. Такива течности имат по-ниско ниво в тръба, отколкото в околността и a изпъкнал повърхност.

До определен минимален диаметър, колкото по-малък е диаметърът на капилярите, толкова по-голямо е капилярното налягане и покачването, вижте формулата и таблицата по-долу.

Кърпичката има голяма абсорбция, ако нейната структура не се срути под капилярно налягане.

В една тръба течността се издига поради адхезивни сили върху стената на тръбата и по този начин само до нейния край, дори ако капилярността позволява по-голяма височина на издигане.

В конусната тръба повърхностното напрежение задвижва течен филм по посока на по-малкия диаметър, което в случай на пипета насърчава изпразването.

Грубозърнест, разрушаващ капилярите слой предотвратява повишаване на влагата в сградите или повреда от замръзване на пътните настилки.

Формула (капилярно уравнение)

Височината на изкачването З. колона течност се дава от:

$ \ sigma $ = Повърхностно напрежение θ = Ъгъл на контакт ρ = Плътност на течността G = Ускорение поради гравитацията r = Радиус на тръбата

За напълнена с вода стъклена тръба, която е отворена за въздуха на морското равнище (1013,25 hPa):

$ \ sigma $ = 0,0728 J/m² при 20 ° C θ = 20 ° = 0,35 рад ρ = 1000 kg/m³ G = 9,81 m/s²

следните резултати за височината на издигане:

$ h \ приблизително \ frac4 \ cdot 10 ^ \ mathrm ^> $

Примерни стойности съгласно горните стойности за стъклена капиляра Височина на издигане на капилярния радиус

1 м	0,014 мм
10 сантиметра	0,14 мм
1 см	1,4 мм
1 мм	14 мм
0,1 мм	14 см
0,01 мм	1,4 м

Уравнението на Washburn описва капилярни потоци в порести материали, без да се отчита гравитацията.

Молекулярно съображение

По принцип ефектът на капилярността се основава на молекулните сили, които се появяват в дадено вещество (кохезионни сили) и на границата между течността, твърдото вещество (стената на съда) и газа (например въздуха) (адхезивни сили). Често капилярният ефект има и значението на повърхностното напрежение.

Вътре в тялото силите, действащи върху определена молекула от неговата среда, се отменят взаимно. По краищата обаче има резултираща сила, която в зависимост от материала се насочва към или извън течността. Ако ефектът на стената на съда срещу кохезионните сили в течността е малък, получената сила сочи във вътрешността на течността. Тяхната повърхност е извита надолу в точката на контакт със стената и не мокри стената на съда (напр. Живак в стъкления съд). Ако обаче ефектът на стената на съда срещу кохезионните сили в течността е голям, тогава получената сила сочи в стената на съда и течността се огъва нагоре по ръба. Течността навлажнява стената (например вода или петрол в стъклен съд).

Практически приложения

Писалка: Пример за приложение е писалката или писалката или нейното перо. По правило той има малък, кръгъл отвор по средата на дължината си, в който мастилото се събира, за да бъде транспортирано оттам чрез капилярно действие през много фин процеп до върха.

Хартия: Не е възможно да се пише с течно мастило върху немокряща повърхност. Следователно писането върху стъкло с авторучка едва ли е възможно, тъй като мастилото не мокри стъклената повърхност и по този начин не се придържа към нея. Мастилото може да се придържа към влажни носители като хартия. Хартията също попива мастилото посредством капилярен ефект, дори е възможно да пишете с главата надолу.

Растения: При дърветата и други растения водата се абсорбира от корените и след това се транспортира до короната, където се изпарява от устицата на листата (или иглите) или е необходима за фотосинтеза. Когато се транспортира срещу гравитацията, изпарението в горната част на растението действа като всмукване (изсмукване на изпотяване), кохезионните сили на водата в растението предотвратяват откъсването на потока от течност, а капилярният ефект с осмотичен ефект (кореново налягане) благоприятства изкачването. [1] Според нови открития дърветата могат да достигнат максимална височина от 130 метра, тъй като осмотичното налягане заедно с капилярните сили вече не е достатъчно за преодоляване на гравитацията. [2]

Химия: При хартиената хроматография се използва капилярният ефект, при който разтвор се капва върху специална хартия и се издига върху нея, като компонентите на разтвора се носят заедно. Поради различното разстояние, тъканите могат да бъдат разделени.

Лекарство: За да изтеглите малки количества кръв, можете да направите малка пункция в съдовете на пръстите или ушната мида и да държите тънка тръба за събиране, в която кръвта се издига поради капилярния ефект и по този начин може да бъде събрана.

Текстил: Подобен смукателен ефект като при хартията може да се наблюдава и при почистване на парцали или тъкани. Същото важи и за гъбите. За хартия, почистващи парцали и гъби се прилага следното: колкото по-голяма е вътрешната повърхност (на обем), толкова по-голям е ефектът на засмукване.

Запояване: Същият ефект се получава по време на запояване: течната спойка протича през капилярното действие, например в процепа в медни тръбни фитинги. Телесна мрежа, оплетка, често се използва за разпаяване на електронни компоненти от печатни платки.

Качеството на резултата от запояването веднага се разпознава от формата на запояващия конус. Не трябва ли този вдлъбнат и като се стеснява плоско на дъската, най-вероятно това е студена спойка. Поради капилярността също е възможно запояване „над главата“.

Конструкция: В къщи и конструкции без подходящи защитни мерки често се наблюдава капилярният ефект в зидарията - тук обаче е нежелан, тъй като използваните строителни материали позволяват влагата да се повишава до различна степен срещу гравитацията (най-вече от земята при директен контакт със земята), в зависимост от съдържанието на порите. Топлопроводимостта на строителния материал се увеличава с увеличаване на абсорбцията на влага, така че топлинните загуби на сградата се увеличават. Например, стените от тухли (леко изгорени), газобетон (т.нар. „Газобетон“) и пясъчно-варови тухли имат висока абсорбция, докато твърдо изгорелите тухли (клинкер) и бетон имат значително по-нисък капилярен ефект. За да се прекъсне капилярният поток в сградите, водоустойчиви разделящи слоеве, напр. Б. монтиран битумен лист.

Енология: В енологията винометрите се използват за измерване на съдържанието на етанол във вината, което се основава на капилярността на виното, което зависи от съдържанието на етанол.