капилярните явления

Предишен ◈ Следващото

Капилярните явления, множество от явления, дължащи се на повърхностното напрежение на границата на несмесими течности (в течни системи - течния флуид - газ или пара) в присъствието на повърхностно закръгление. Специален случай на повърхностните явления.

В отсъствието на течност сили ограничена маса на тежестта под влиянието на повърхностно напрежение има тенденция да заема минимално количество повърхност, т.е.. Е. счита сферична форма. При условия на тежестта не е твърде вискозна течност достатъчна маса приема формата на контейнер, в който се излива, и неговата свободна повърхност с относително голяма площ (от стените на кръвоносните съдове) става плоска, тъй като ролята на повърхностно напрежение е по-голямо от силата на гравитацията. При взаимодействие с друга течност или твърда повърхност (например, стените на кръвоносните съдове) е извита повърхност течност се разглежда като функция от присъствието или отсъствието на омокряне. .. Ако има омокрящо, т.е. течен молекула 1 (. Фигура 1) силно взаимодействие с молекулите на повърхността 3 отколкото с молекули от друга течност (или газ) 2, след това под влиянието на разликата в междумолекулни сили взаимодействие течни 1 изкачва стената на съда - част течност в непосредствена близост до стената е извита. покачване на налягането, причинено от течност, налягането капилярна е базирана Dp - разликата в налягането над и под повърхността на извитата секция. Величината на капилярната налягане зависи от средния радиус R на кривината на повърхността се определя от Лаплас формула: Dp = 2σ / R, където σ - повърхностно напрежение. Ако фазовата граница раздел равнина (R = ∞), след това в механични условия равновесие налягане от двете страни на интерфейса система са равни и Dp = 0. В случая на вдлъбната повърхността на течността (R <0) давление в жидкости ниже, чем давление в граничащей с ней фазе и ∆р <0; для выпуклой поверхности (r> 0) Ap> 0.

Ако стената на съда близо един до друг, кривината на менискус повърхностни зони течна форма - изцяло извита повърхност. Получената система се нарича капилярна; в него омокрящо менискус при понижено налягане и течността в издига капилярни (над свободната повърхност на нивото на течността в съда); тегло на течност височина колона часа балансира капилярно налягане Dp. Nonwetting течност в капиляра образува изпъкнала менискус, което повишено налягане е по-висока и течността в него е под нивото на свободна повърхност е капилярна. Височина повишаване (понижаване) на течността в капилярна тръба спрямо свободната повърхност (където R = ∞ и Ар = 0) се изчислява по формулата: з = 2σcosθ / Δpgr, където θ - контактен ъгъл (ъгълът между допирателната към повърхността на менискуса и капилярна стена), Δ разлика течност плътност в капиляра 1 и външната среда 2, г - - р земно ускорение.

Кривината на повърхността влияе на равновесие между течно и наситената пара: съгласно уравнението Келвин, парното налягане над течната капчица се увеличава с намаляване в радиус, което обяснява, например, на растежа на по-големи капчици в облаците поради малкия.

характерни капилярни явления включват капилярната абсорбция, появата и разпространението на капилярната вълни капилярна движение на течност, капилярна кондензация, изпаряване и разтваряне в присъствието на извита повърхност. Капилярна абсорбция характеризира със скорост в зависимост от капилярното налягане и течности вискозитет. Той играе съществена роля в растения водоснабдяване, движение на водата в почвата и други процеси, свързани с флуиден поток в пореста среда. Капилярна импрегниране - един от най-честите процеси на химични технологии. При системи с неуспоредни стени (или капиляри конична секция) кривина на менискуса зависи от мястото, на което граничните повърхности на течност и капка омокрящи течност в него започва да се движи към менискуса с по-малък радиус (фиг. 2), т. Е. В посоката, в която налягане е по-ниска. Причината за капилярна движение на течност може да служи като разлика на повърхностното напрежение сили в менискуса, като например наличието на температурен градиент или адсорбция на повърхностно-активни вещества, намаляване на повърхностното напрежение.

Наречен капилярна кондензация на пара процеса на кондензиране в капилярите и микропукнатини порьозни тела, както и в междините между близко разположени твърди частици или органи. Предпоставки капилярна кондензация - наличие на повърхностни омокрящи тела (частици) кондензиране течност. Процесът на капилярната кондензация на пара молекули предхожда адсорбция повърхността на органи и менискусен образуване на течност. По отношение на омокрящи менискус форма вдлъбната и наситен р парно налягане над тях е по-ниска от наситен P0 парно налягане при същите условия, както по-горе плоска повърхност. Е. капилярна кондензация настъпва при по-ниска от p0. налягания.

Кривината на повърхността на течността може значително да повлияе на процеса на изпаряване, варене, разтваряне, с кондензация на парите центрове и кристализация. Така, свойствата на системите, съдържащи голям брой капчици или газови мехурчета (емулсии, аерозоли, пени) и образуването им се определя до голяма степен от капилярни явления. Те също са в основата на много процеси: флотация, агломериране прахове, измествайки масло от резервоари повърхностно водни разтвори, адсорбционно разделяне и пречистване на газообразни и течни смеси, и др ...

Първи капилярните явления са изучавани от Леонардо да Винчи. Систематично наблюдение и описание на явления в тънки капилярни тръбички, и между плоски, близко разположени стъклени плочи, държани в 1709 Е. Hauksbee, демонстратор Royal Society Лондон. Основи на теорията на капилярните явления, посочени в делата на Т. Young, P. Лаплас и тяхното термодинамичен анализ, извършен от J .. Gibbs (1876).

Литература А. Adamson Физикохимия на повърхности. М. 1979 Rowlinson. Widom B Molecular теория на капилярност. М. 1986.

AM Emelianenko, NV Churaev.

сродни статии

Свързани статии