Влажность воздуха. Характеристика жидкого состояния вещества. Характеристика твердого состояния вещества. Плавление и кристаллизация, страница 15

Поскольку краевой угол сохраняется при вертикальном положении твердой поверхности, то смачивающая жидкость у краев сосуда, в которой она налита, приподнимается, а у не смачивающей опускается.  

Давление, создаваемое искривленной

поверхностью жидкости

Искривление поверхности у краев легко обнаружить на опыте. Особенно, если взять узкие трубки, где искривляется вся свободная поверхность жидкости.

В трубке с круглым сечением искривляется поверхность представляющая собой часть сферы, ее называют мениском.

  У смачивающей – вогнутый мениск.

  У не смачивающей – выпуклый мениск.

  Т.к. площадь поверхности мениска больше, чем          внутреннего сечения, то под действием сил искривления жидкость стремиться выпрямиться и это создает лапласовское давление.

   Для сферической поверхности:    Рл =

   Для произвольной поверхности:  

Рл =

Подъем и опускание поверхности жидкости

в капиллярных трубках

Узкие сосуды, в которых вся поверхность жидкости изогнута, т. е. представляет собой мениск, называются капиллярными.

Рассмотрим сообщающиеся с однородной жидкостью, один из которых капиллярный.




а) Смачивающая жидкость.

Мениск вогнутый (рисунок20(а), выше общего уровня (рисунок 21(а))

Лапласовское давление направленно вниз.

б) Не смачивающая жидкость. Мениск выпуклый. Рис 20(б)

Уровень ниже обычного 21(б)

Лапласовское давление направлено вверх                              

                                               


Чем уже сосуд, тем больше разность уровней.

Применение капиллярных явлений

в технике и быту

Капиллярные явления играют большую роль в природе и технике. Много мельчайших капилляров находится в растениях. У деревьев по капиллярам влага поднимается до их вершин, где через листья испаряется в атмосферу. В почве имеются капилляры, которые уже, чем плотнее почва. Вода по ним поднимается до поверхности  и быстро испаряется, а земля становится сухой. Ранняя весенняя вспашка земли разрушает капилляры, т. е. сохраняет подпочвенную влагу и увеличивает урожай.

В технике: в процессе сушки капиллярно пористых тел и т.д.

Большое значение в строительном деле. Например, чтобы кирпичная стена не сырела, между фундаментом и стеной делают прокладку из вещества, в котором нет капилляров.

В бумажной промышленности приходится учитывать капиллярность при изготовлении различных сортов бумаги. Например, при изготовлении писчей бумаги ее пропитывают специальным составом, закупоривающим капилляры.

В быту используют капилляры в фильтрах, в промокательной бумаге, в перьевых ручках и т. д.


Понятие о вязкости среды

При движении частей жидкости относительно друг друга возникают тормозящие эти движения силы, которые называются силами внутреннего трения или вязкостью среды.

Под вязкостью среды подразумевают свойство среды, характеризуемое действием в ней сил внутреннего трения при движении частей среды относительно друг друга.

Движение среды называется установившимся или ламинарным, если скорость течения в каждой точке пространства не изменяется со временем.

При ламинарном течении трения между трубой и жидкостью нет, т.к. слой жидкости у стенок трубы не подвижен, а существует только внутреннее трение, обусловленное вязкостью самой жидкости.

Перепад скоростей при движении слоев жидкости в трубе характеризуют градиентом скорости.

Градиентом называют вектор, характеризующий быстрые пространственные изменения какой – либо величины.

                         для очень малого r

Рассмотрим силы внутреннего трения. Ньютон показал, что сила внутреннего трения, действующая на средний слой, прямо пропорциональна градиенту скорости и площади поверхности S

                                     

Величина, выражающая зависимость сил внутреннего трения от рода вещества и от внешних условий называется коэффициентом вязкости среды.