☰ Содержание · Физика

Поверхностное натяжение жидкостей и капиллярные явления

Уроки 34–35 · 2 урока · П. Хабибуллаев, А. Бойдедаев, А. Бахромов, К. Суяров, Ж. Усаров, М. Юлдашева. Физика, 9 класс, переработанное и дополненное 3-е издание. Творческий дом издательства-типографии имени Гафура Гуляма, Ташкент, 2019
35

Смачивание. Капиллярные явления

Учебник: с. 97–99
ЦельЗнать смачивание и несмачивание, мениск; капиллярные явления и формулу h = 2σ/(ρgr) и пользоваться ими.
Новые слова
смачивание · ho‘llashмениск · meniskкапилляр · kapillyarвысота капиллярного подъёма · kapillyar ko‘tarilish balandligi
Объяснение

Если притяжение между молекулами жидкости и твёрдого тела сильнее притяжения между молекулами самой жидкости, жидкость смачивает твёрдое тело (вода — стекло, мыльная вода — кожа); если слабее, не смачивает (ртуть — стекло, вода — жирное перо). У смачивающей жидкости поверхность вблизи стенки сосуда вогнутая (мениск изгибается вверх), у несмачивающей — выпуклая. Очень узкие трубки — капилляры; смачивающая жидкость в капилляре поднимается, несмачивающая опускается. Подъём прекращается, когда сила поверхностного натяжения F = σ·2πr уравновешивает вес столба mg = ρ·πr²h·g, поэтому h = 2σ/(ρgr). Чем меньше радиус, тем больше h. Капиллярные явления проявляются в подъёме воды в растениях, в испарении влаги из почвы и в отсыревании фундаментов; рыхление почвы разрушает капилляры и сохраняет влагу.

Примеры
Вода (σ = 0,073 Н/м, ρ = 1000 кг/м³) в капилляре радиусом 0,5 мм: h = 2·0,073/(1000·10·0,0005) = 0,0292 м ≈ 29 мм.
Если радиус капилляра уменьшить вдвое, h удваивается (h ∝ 1/r): в трубке радиусом 0,25 мм вода поднимается примерно на 58 мм.
Работа в классе

Наблюдение: опустите край бумажной салфетки или белой ткани в стакан с подкрашенной водой и понаблюдайте, как вода поднимается. Какая ткань впитывает быстрее? Свяжите результат с капиллярностью. Используйте только воду и пищевой краситель.

Упражнения
1
Когда жидкость смачивает твёрдое тело?
2
На сколько мм поднимается спирт (σ = 0,022 Н/м, ρ = 800 кг/м³) в стеклянном капилляре радиусом 0,2 мм? (g = 10 м/с²)
3
Поднимается или опускается ртуть в стеклянной трубке? Какую форму имеет мениск?
4
Почему рыхление почвы сохраняет её влажной?