Капілярні явища

 

Капілярні явища спостерігаються в об’ємах, відстань між стінками яких співмірна з радіусом кривизни поверхні рідини.

 

Рис. 14. Схема капілярних явищ.

 

Радіус капіляра виражений через радіус кривизни поверхні дорівнює:

r_o=r×cosq (3.9)

Додатковий внутрішній тиск для сферичної поверхні:

Dp=2s/r=(r₁-r₂)gh (3.10)

Формула Жюрена для капіляра:

, де (3.11)

 

r₁- густина рідкої фази;

r₂ - густина газу (повітря);

h - висота піднімання або опускання рідини в капілярі.

Відстань між двома паралельними пластинами виражена через радіус кривизни поверхні дорівнює:

d=2r×cosq (3.12)

Додатковий внутрішній тиск для циліндричної поверхні дорівнює:

Dp=s/r=(r₁-r₂)gh (3.13)

Формула Жюрена для паралельних пластин:

(3.14)

Капілярні явища відбуваються на межі трьох фаз: тверде тіло, рідина, газ. Тобто обов`язково повинен існувати меніск змочування.

Якщо дві пластини скласти так, щоб між ними знаходився прошарок рідини, що їх змочує, то вони виявляться притягнутими одна до одної. Тому, що в цьому випадку внутрішній тиск рідини між пластинами є меншим за зовнішній тиск.

Сила що притягує пластини дорівнює:

(3.15)

 

Приклад 3.2

Дві вертикальні пластинки частково занурені в рідину на відстані 1мм одна від одної. Кут змочування пластинок становить 30⁰. Поверхневий натяг рідини 65 мДж/м², різниця густин рідини та повітря 1 г/см³.

Обчисліть надлишковий тиск в рідині і силу взаємного притягання пластин, якщо їх розміри 5∙5 см.

Надлишковий тиск в рідині між паралельними пластинками розраховують за рівнянням

= 2,65∙10^-3∙0,87/1∙10^-3 = 113 Па

При змочуванні поверхні пластинок надлишковий тиск зменшує внутрішній тиск у рідині, що призводить до її підняття порівняно з рівнем в посудині і появи сили, що стискає пластини.

F = Dp∙S = 113,1∙0,05∙0,05 = 0,28Н