Процессы инженерной защиты окружающей среды (теоретические основы). Ветошкин А.Г. - 28 стр.

   Рис. 1.2. Форма поверхности смачивающей (а) и несмачивающей (б)
               жидкостей и капиллярные явления в трубках

     Так как площадь изогнутой поверхности мениска больше, чем пло-
щадь внутреннего сечения трубки, то жидкость, стремясь к минимуму
энергии, под действием молекулярных сил будет пытаться создать пло-
скую поверхность. Возникает дополнительное давление Р. При смачива-
нии (вогнутый мениск) оно направлено от жидкости, а при несмачивании
(выпуклый мениск) - внутрь жидкости. Величина этого давления опреде-
лена французским ученым П.Лапласом и потому его часто называют лап-
ласовским.
     При погружении узкой трубки в смачивающую жидкость лапласов-
ское давление поднимает последнюю над ее уровнем в широком сосуде с
плоским мениском. При несмачивающей жидкости имеет место противо-
положная картина (см. рис. 1.2). Явления, обусловленные втягиванием или
выталкиванием жидкости в капиллярах (трубки, диаметр которых соизме-
рим с диаметром волоса), называются капиллярными явлениями.
     Равновесная высота h подъема (опускания) жидкости в капилляре с
радиусом r определяется по формуле
              h = 2σ.cosθ/(ρ.g.r),                     (1.12)
где σ- поверхностное натяжение жидкости; ρ - плотность жидкости; g -
ускорение свободного падения.
     Можно показать, что силы лапласовского давления не только подни-
мают и опускают жидкость в тонких капиллярах, но и стремятся притянуть
(смачивающая жидкость) или оттолкнуть (несмачивающая жидкость)
твердые поверхности, в контакте с которыми находятся (частицы круглой
формы, параллельные пластины и т.д.).
     Явления смачивания и капиллярные явления играют большую роль в
природе. По капиллярам растений поднимается влага из почвы, достигая
всех его частей вплоть до вершины. По капиллярам почвы влага поднима-
ется на ее поверхность, где испаряется, а земля иссушается.
     В технике смачивание и капиллярные явления в ряде случаев также
играют определяющую роль, например при сушке капиллярно-пористых
тел (древесина, бетон, другие строительные материалы), при окомковании
мелких руд и концентратов (капиллярные силы обеспечивают получение
окатышей), при обогащении полезных ископаемых, где ряд методов осно-
ван на различиях в смачиваемости компонентов руд, в процессах пропитки
жидкостями различных твердых фаз, в частности огнеупоров - расплавами
металлов и шлаков и т.д.


                                  28