Пред.
След.
Макеты страниц
Распознанный текст, спецсимволы и формулы могут содержать ошибки, поэтому с корректным вариантом рекомендуем ознакомиться на отсканированных изображениях учебника выше Также, советуем воспользоваться поиском по сайту, мы уверены, что вы сможете найти больше информации по нужной Вам тематике в. Капиллярное поднятие и понижение уровня жидкости.В заключение мы рассмотрим близко связанные явления капиллярного поднятия и понижения уровня жидкости. До сих пор мы ограничивались рассмотрением жидкости, граничащей с одной другой средой (паром или другой жидкостью). Однако если поверхность жидкости где-то ограничена твердой стенкой, то молекулы стенки также будут действовать с определенной силой
Фиг. 22. Поведение жидкости вблизи перегородки; в случае, когда адгезия значительно сильнее когезии Для точного решения задачи введем полную свободную энергию всех указанных поверхностей. Пусть индексы 2 и 3 относятся соответственно к жидкой и газовой фазам, а индекс 1 — к твердой стенке. Тогда вклад поверхности раздела жидкость — газ с площадью
Если же эти две среды взаимодействуют, то нужно вычесть из свободной энергии величину
причем
мы можем определить, каким образом будет располагаться поверхность жидкости относительно стенкя, используя условие, что в равновесии свободная энергия имеет наименьшее значение. Примем за начальное состояние горизонтальное расположение поверхности жидкости около стенки (фиг. 23, а) и предположим, что формулой (76), увеличивая
Как видно из схемы, изображенной справа на фиг. 23, а, приращению соответствует приращение
Таким образом, мы выразили важный для нас угол
Фиг. 23. Вычисление угла Для рассмотренного выше первого случая, когда отсутствует адгезия и справедливо условие (7.4), подстановка (7.4) в (7.8) дает
Таким образом, жидкость совершенно не смачивает твердую стенку, как, например, вода на полированном металле или (приближенно) ртуть на стекле. Если же адгезия не равна нулю, то мы имеем более общее соотношение
Следовательно, чем больше энергия адгезии, тем меньше становится угол, пока не будет достигнуто равенство Итак, мы можем выделить следуюидие случаи:
Эти соотношения справедливы и тогда, когда газ 3 замещается второй жидкостью. Эти две жидкости будут конкурировать друг с другом, стремясь покрыть поверхность перегородки; если Мы можем также заменить вертикальную твердую стенку горизонтальной поверхностью жидкости и затем исследовать поведение угла
Фиг. 24. Повышение Поднятие и опускание жидкостей в капиллярах (фиг. 24, а и б) тоже можно объяснить при помощи приведенных выше рассуждений. Если капилляр опущен в жидкость, причем 721 больше
откуда получаем
в частном случае полного смачивания
Эти же формулы применимы и к случаю опускания жидкости в капиллярах. В узких капиллярах жидкость может подняться или опуститься на значительную высоту; капиллярные силы могут даже не допустить проникновения несмачивающей жидкости в малые отверстия и поры.
|
1 |
Оглавление
|