Капиллярные явления

Если поместить узкую трубку (капилляр) одним концом в жидкость, налитую в широ-сий сосуд, то вследствие смачивания или несмачивания жидкостью стенок капилляра кривизна поверхности жидкости в капилляре становится значительной. Если жидкость смачивает материал трубки, то внутри ее поверхность жидкости — мениск — имеет вогнутую форму, если не смачивает — выпуклую (рис. 101).

Под вогнутой поверхностью жидкости появится отрицательное избыточное давле­ние, определяемое по формуле (68.2). Наличие этого давления приводит к тому, что жидкость в капилляре поднимается, так как под плоской поверхностью жидкости в широком сосуде избыточного давления нет. Если же жидкость не смачивает стенки капилляра, то положительное избыточное давление приведет к опусканию жидкости в капилляре. Явление изменения высоты уровня жидкости в капиллярах называется капиллярностью. Жидкость в капилляре поднимается или опускается на такую высоту А, при которой давление столба жидкости (гидростатическое давление) уравновеши­вается избыточным давлением

где — плотность жидкости, — ускорение свободного падения.

Если - радиус капилляра, — краевой угол, то из рис. 101 следует, что откуда

(69.1)

В соответствии с тем, что смачивающая жидкость по капилляру поднимается, а несмачивающая — опускается, из формулы (69.1) при (cos0> O) получим

положительные значения Л, а при (cos0< O) — отрицательные. Из выражения

(69.1) видно также, что высота поднятия (опускания) жидкости в капилляре обратно пропорциональна его радиусу. В тонких капиллярах жидкость поднимается достаточно высоко. Так, при полном смачивании (0=0) вода (р=1000 кг/м^э, а= 0, 073 Н/м) в ка­пилляре диаметром 10 мкм поднимается на высоту h=З м.