Cum depinde efectul capilar de lungimea tubului?

2024 Autor: Angel Austin | [email protected]. Modificat ultima dată: 2023-12-17 05:39

Efectul capilar într-un lichid are loc la limita a două medii - umiditate și gaz. Aceasta duce la o curbură a suprafeței, făcând-o concavă sau convexă.

Efect capilar al apei

Când vasul este umplut cu H₂O, suprafața sa este uniformă. Cu toate acestea, pereții sunt îndoiți. Dacă sunt umezite, suprafața devine concavă; dacă sunt uscate, devine convexă. Atracția moleculelor H₂O față de pereții vasului este mai mare decât una față de ceal altă. Aceasta explică efectul capilar. Forța ridică moleculele H₂O până când presiunea hidrostatică o echilibrează.

Observații

Ca parte a experimentelor, cercetătorii au încercat să determine modul în care efectul capilar depinde de lungimea tubului. În cursul observațiilor, s-a relevat că nu depinde de lungimea tubului, grosimea vasului contează. În spațiile înguste, distanța dintre pereți este mică. Ca urmare a curburii, acestea sunt conectate între ele. Se rezumă și efectul capilar. În consecință, nivelul de H₂O într-un vas subțire poate fi mai mare decât în unul lat.

Teren

Există pori în orice sol. Au și un efect capilar. Porii sunt doar aceleași vasefoarte mic. În toate solurile, se observă într-un grad sau altul.

Molecule H₂O cresc în ciuda gravitației. Înălțimea de ridicare depinde de tipul de sol. Pe solurile argiloase, poate fi de până la 1,5 m, iar pe solurile nisipoase, până la 30 cm. Această diferență este legată de mărimea porilor. În solurile nisipoase, acestea sunt foarte mari, respectiv, forța capilară este mică. Particulele de argilă sunt mai mici. Aceasta înseamnă că porii din sol sunt mai mici, iar efectul este mai puternic.

Puncte practice

Efectul capilar din sol trebuie luat în considerare la proiectarea și așezarea fundației. După cum sa menționat mai sus, în solul argilos, umiditatea poate crește cu 1,5 m. Dacă fundația este așezată sub acest semn, atunci va fi în mod constant în apă. Acest lucru, la rândul său, va afecta negativ capacitatea sa portantă. Pentru a proteja fundația de umezeală, este necesară impermeabilizarea.

Beton

Acest material este folosit la construcția fundației. În beton, precum și în sol, este posibil și un efect capilar, deoarece acest material are o structură poroasă. Prin pori, umezeala se răspândește adânc și în sus.

Dacă talpa fundației se sprijină pe pământ umed, apa va urca, va ajunge la soclu și va merge mai sus. Acest lucru poate duce la distrugerea tuturor structurilor. Pentru a preveni astfel de consecințe, se aplică hidroizolații între sol și baza fundației, subsol și pereții casei.

Efect capilar cu ultrasunete

Acest fenomen a fost descoperit de academicianul Konovalov. Omul de știință a efectuat un experiment destul de simplu. El a atașat un vas cu apă la emițătorul generatorului, coborând un tub capilar în el. Conform legilor naturale, forța a început să influențeze H₂O, determinând-o să se ridice la un anumit nivel. După ce a pornit generatorul de ultrasunete, apa a făcut o smucitură puternică în sus. Academicianul a repetat acest experiment adăugând un colorant în vas. După pornirea generatorului, rarefacția și nodurile undelor staționare au fost vizibile clar în tub.

Concluzii

Academicianul Konovalov a descoperit că, dacă apa dintr-un capilar fluctuează sub influența unei surse de ultrasunete, atunci efectul creșterii nivelului acesteia crește brusc. Înălțimea coloanei devine uneori de câteva zeci de ori mai mare. În același timp, crește și rata de ascensiune.

Omul de știință a reușit să demonstreze experimental că lichidul este împins nu de forțele capilare și presiunea radiației, ci de undele staționare. Ultrasunetele comprimă constant coloana și o ridică. Procesul va continua până când presiunea care apare sub influența valurilor este echilibrată de nivelul lichidului.

Aplicație

Efectul ultrasonic este utilizat în metodele de testare nedistructivă pentru testarea producției de echipamente semiconductoare. Pe vremuri, pentru a controla etanșeitatea carcasei tranzistorului, dispozitivul era plasat timp de trei zile într-o baie de acetonă. Utilizarea ultrasunetelor poate reduce semnificativ timpul la 3-9 minute. Descoperirea lui Konovalovfolosit la impregnarea înfășurărilor motoarelor electrice cu compuși izolatori, la vopsirea țesăturilor - oriunde este necesară pătrunderea umezelii în pori.

Efectul vibrației

Procesele de tăiere a metalelor, în special la viteze mari, folosesc agenți de răcire lubrifianți. Datorită acestora, se asigură o scădere a frecării, o scădere a temperaturii sculei și o creștere a rezistenței sale la uzură. Se știe că lichidul poate pătrunde sub incisiv. Cum se întâmplă acest lucru dacă este apăsat strâns pe piesă la o presiune de până la 200 kg/cm² și, în astfel de condiții, dimpotrivă, lubrifiantul ar trebui să fie forțat să iasă de sub freză?

Nu a fost posibil să explic acest fenomen prin efectul capilar. În primul rând, puterea și viteza de creștere a umidității sunt foarte mici. În plus, acestea se datorează tensiunii superficiale. Înălțimea de ridicare scade semnificativ odată cu creșterea temperaturii, care în zona de tăiere poate ajunge până la 300°C. Konovalov a reușit să demonstreze că, pe lângă efectul capilar, are un efect și vibrația mașinii. Are loc în timpul prelucrării piesei de prelucrat. Această vibrație are o frecvență mai mare și o amplitudine mai mică.

Explicarea unor fenomene

De mult timp, oamenii de știință nu au putut explica înflorirea primulei regale înainte de cutremur. Această floare crește pe aproximativ. Java. Iar localnicii îl consideră un predictor al problemelor. Potrivit lui Konovalov, șocurile puternice ale crustei sunt precedate de vibrații minore de diferite frecvențe, inclusiv vibrații ultrasonice. Ele ajută la accelerarea mișcării nutrienților.compuși de elemente vegetale, activează procesele metabolice, ceea ce asigură înflorirea.

Concluzie

După cum puteți vedea, efectul capilar este unul dintre cele mai comune fenomene naturale. Tulpinile, frunzele, trunchiul, ramurile diferitelor plante sunt străpunse de un număr mare de canale. Compușii nutritivi sunt livrați prin ei către toate organele. Efectul capilar este utilizat în diverse domenii ale activității umane: de la gudronarea traverselor și crearea de produse ceramice speciale impregnate cu metale topite, până la decaparea castraveților.