Капиларност

Преузми Word документ

Познато је да вода кваси стакло, али не кваси масна тела и смоле. Жива не кваси стакло, али кваси злато. Ако се вода проспе по стаклу разлива се, а ако се проспе на масну површину не разлива се, формирају се капи. Да ли ће нека течност квасити чврсто тело или неће зависи од привлачних сила између молекула.

Привлачне силе између молекула исте врсте називају се кохезионе силе. Привлачне силе између различитих молекула називају се адхезионе силе. Од односа ових сила зависе појаве које се јављају на месту додира течности и чврстог тела.

При додиру течности са чврстим тело треба узети у обзир силе узајамног деловања између молекула течности и силе узајамног деловања између молекула течности и чврстог тела.

Могућа су два случаја:

течност не кваси зидове суда – силе узајамног деловања између молекула течности су јаче од сила узајамног деловања између молекула течности и чврстог тела – кохезионе силе јаче од адхезионих;

течност кваси зидове суда – силе узајамног деловања између молекула течности су слабије од сила узајамног деловања између молекула течности и чврстог тела – коехезионе силе слабије од адхезионих.

$\theta$ – угао квашења – угао између тангенте на површину течности и површине тела са којом се течност додирује

Код течности које квасе зидове суда угао квашења је оштар, а код течности које не квасе зидове суда угао је туп.

Директна последица описаних појава на граници чврстих тела и течности је капиларност. Капиларност је појава да се течност у уским цевима (пречник мањи од 1mm) не понаша по законима спојених судова.

Ако се узана цев постави вертикално у неки суд, течност се унутар цеви или подигне или спусти у односу на ниво течности у суду.

Цеви у којима уочавају капиларне појаве називају се капиларне цеви или капиларе.

Ако течност кваси зидове капиларе, ниво течности у капилари је виши од нивоа течности у суду – капиларна атракција. Површина течности која кваси има издубљен облик.

Ако течност не кваси зидове капиларе, ниво у течности у капилари је нижи од нивоа течности у суду – капиларна депресија. Површина течности која не кваси је испупчена.

Закривљена слободна површина течности у капилари назива се менискус.

Подизање односно спуштање течности у капиларној цеви последица је површинског напона. Шта ће се тачно десити зависи од односа кохезионих и адхезионих сила, односно од величине угла квашења.

Течност се пење у капилари све док се резултујућа сила површинског напона не изједначи са тежином стуба течности у капилари:

Хоризонталне компоненте силе површинског напона не утичу на ниво течности у капилари. Вертикалне компоненте се сабирају, тако да је: $F=F_{pn}cos\theta$

$F=F_{g}$

$F=\gamma l cos\theta$

$F=\gamma 2r\pi cos\theta$

$F_{g}=mg$

$F_{g}=\rho Vg$

$F_{g}=\rho r^{2}\pi hg$

$\gamma 2r\pi cos\theta =\rho r^{2}\pi hg$

$h=\frac{2\gamma cos\theta}{\rho gr}$

где је:

h – висина стуба течности

$\gamma$ – коефицијент површинског напона

$\theta$ – угао квашења

$\rho$ – густина течности

g – убрзање земљине теже (гравитационо убрзање)

r – полупречник капиларе

течност не кваси зидове суда: угао $\theta$ – туп, $cos\theta <0 , h<0$ (ниво течности у капилари испод нивоа течности у посуди)
течност кваси зидове суда: угао $\theta$ – оштар, $cos\theta >0 , h>0$ (ниво течности у капилари изнад нивоа течности у посуди)

Висина стуба течности је сразмерна коефицијенту површинског напона, који је и узрок подизања течности, а обрнуто сразмерна полупречнику цеви. Значи што је цев ужа ниво течности се подиже на већу висину.

Капиларне појаве имају велики значај у природи, свакодневном животу и техници.

биљке се хране растворима соли који из земље, кроз капиларе у стаблу и гранама долазе до лишћа
подземне воде пролазе из доњих влажнијих слојева кроз капиларе до површине земље
грађевински материјал (бетон, креч, цигла…) упија воду кроз уске капиларе – да се не би кроз њих подизала влага темељи зграда се премазују изолационим материјалима

Површински напон

Фазни прелази

Физика

Капиларност

Садржај

Часописи