Составители:
Рубрика:
64
Эти явления особенно заметны в капиллярах. В капилляре жидкость
стоит выше или ниже того уровня, на котором она должна была бы на-
ходиться по закону сообщающихся сосудов.
При контакте жидкости с твердыми телами на форму ее поверхности
существенно влияют явления смачивания, обусловленные взаимодей-
ствием молекул жидкости и твердого тела. Под действием сил притяже-
ния, действующих между молекулами твердого тела и жидкости, повер-
хность жидкости образует вогнутый мениск. Под мениском капилляр-
ное давление отрицательно и жидкость всасывается в капилляр до тех
пор, пока вес столба жидкости (высотой h) не уравновесит действующее
капиллярное давление ∆р. В состоянии равновесия величина дополни-
тельного капиллярного давления ∆р связана со средней кривизной r
поверхности уравнением Лапласа:
12
2
()pg
h
r
σ
∆= =ρ−ρ
,
где h – высота капиллярного поднятия жидкости; ρ
1
и ρ
2
– плотность
жидкости и газа (контактирующего с жидкостью) соответственно; σ –
коэффициент поверхностного натяжения жидкости; r – радиус сфери-
ческого мениска, значение которого принимается положительным, если
мениск выпуклый; g – ускорение свободного падения.
Капиллярное давление создается силами поверхностного натяжения,
действующими по касательной к поверхности раздела. Искривление
поверхности раздела ведет к появлению составляющей, направленной
внутрь объема одной из контактирующих фаз. Для плоской поверхнос-
ти раздела (r = ∞) такая составляющая отсутствует и ∆р = 0.
В случае вогнутой поверхности жидкости (r < 0) р
1
< р
2
и ∆р < 0. Для
выпуклых поверхностей r > 0 и ∆р > 0. Выпуклый мениск образуется
жидкостью, не смачивающей поверхность, при этом ∆р>0 и происходит
ее опускание в капилляре ниже уровня свободной поверхности (h < 0).
Краевой угол определяется из соотношения
т
c
os
r
r
ϑ=
,
где ϑ – краевой угол; r
т
– радиус трубочки; r – радиус шарообразного
мениска в капилляре.
Разрешая уравнение для ∆р относительно высоты подъема жидкости
в капилляре, получим
т
2cos
h
gr
σϑ
=
ρ
.
Страницы
- « первая
- ‹ предыдущая
- …
- 62
- 63
- 64
- 65
- 66
- …
- следующая ›
- последняя »
