КАПИЛЛЯРНЫЕ ЯВЛЕНИЯ.

В узких трубках и щелях из-за смачиваемости (несмачиваемости) стенок жидкостью возникает искривление поверхности жидкости – мениск, а сами трубки называются капиллярами. Из-за лапласова давления жидкость в капилляре поднимается (при смачиваемости) или опускается (при несмачиваемости) стенок. Форма которую принимает свободная поверхность жидкости, зависит от сил поверхностного натяжения, от взаимодействия с ограничивающими поверхность твёрдыми стенками, а так же от силы земного тяготения, действующей на жидкость. Особыми оказываются условия равновесия на линии разреза жидкость - газ - твёрдая стенка в тонких плёнках и в узких сосудах – капиллярах. Жидкости, которые хорошо смачивают твердое тело, называются гидрофильными, плохо смачиваемые - гидрофобными. Сила поверхностного натяжения на разделе твердое - жидкость равна F=F₀cosά, где F₀- cила поверхностного натяжения на свободной поверхности жидкости.

Рис. 83. Подъем смачивающей жидкости в капилляре.

Высота подъема жидкости в капилляре равна .h = 4(σcosά)/γd. (17.17.)

Движение жидкости по капиллярам и узким щелям имеет существенное значение в неживой и живой природе, а также в технических процессах. Капиллярные эффекты, широко известные в технике и быту, в основном обусловлены тем, что благодаря действию сил поверхностного натяжения давление в нутрии жидкости может отличаться на некоторую величину ∆p от внешнего давления p газа или пара над поверхностью жидкости.

Если жидкость смачивает стенки капилляра, то под вогнутой поверхностью имеется избыточное давление Dp.Это давление приводит к тому, что жидкость в капилляре поднимаетсянад плоской поверхностью жидкости в широком сосуде, где избыточного давления нет. Если же жидкость не смачивает стенки капилляра, то положительное избыточное давление приводит к опусканию жидкости в капилляре. Жидкость в капилляре поднимается на такую высотуh, при которой давление столба жидкости (гидростатическое давление rgh) уравновешивается избыточным давлениемDр, 2s/R = rgh, (17.18.)

где r - плотность жидкости, g -ускорение свободного падения.h =2σ/ρgh.(17.19)

Но радиус кривизны жидкости R связан с радиусом капилляра r:

R = r/cos ά r: (17.20.)

где ά- угол края, т.е. высота подъёма в капилляре равна h = 2σcos ά/R; (17.21.)

- формула Жюрена.