28. КАПИЛЛЯРНЫЕ ЯВЛЕНИЯ
Смачивание. На границе жидкостей с твердыми телами наблюдается смачивание. Смачивание — явление, возникающее вследствие взаимодействия молекул жидкости с молекулами твердых тел и приводящее к искривлению поверхности жидкости у поверхности твердого тела.
Силами притяжения молекул жидкости к молекулам газа можно пренебречь, но не учитывать взаимодействия между молеку лами жидкости и твердого тела нельзя.
Форма поверхности жидкости, соприкасающейся с твердым телом, зависит от того, какие силы притяжения больше: между молекулами жидкости и твердого тела или между молекулами самой жидкости?
В первом случае жидкость будет смачивающей и ее форма у стенки сосуда такой (рис. 62), что угол В между плоскостью, касательной к поверхности жидкости, и стен кой острый (жидкость прилипает к стенке).
Во втором случае жидкость не смачивает твердую поверхность и угол Н (рис 63) тупой (жидкость отходит от стенки).
Рис. 62
Рис. 63
Рассмотрим лишь случаи полного смачивания 
и полного несмачивания 
Капиллярные явления. Под капиллярными явлениями понимают подъем или опускание жидкости в узких трубках — капиллярах, — по сравнению с уровнем жидкости в широких трубках.
Смачивающая жидкость (например, вода в стеклянной трубке) поднимается по капилляру. При этом, чем меньше радиус трубки, тем на большую высоту она поднимается (рис. 64). Если рассматривать искривленную поверхность жидкости в капилляре через лупу, то она оказывается похожей на растянутую резиновую пленку, прикрепленную к стенкам трубки и прогнувшуюся вниз (рис. 65).
В капиллярах изогнутую поверхность жидкости при полном смачивании или несмачивании можно принять за полусферу, радиус которой равен радиусу канала трубки 
Вдоль границы поверхностного слоя, имеющей форму окружности, на стенки трубки действует сила поверхностного натяжения (6.2), направленная вниз. По третьему закону Ньютона такая же по модулю сила действует на жидкость со стороны стенок трубки вверх. Эта сила и заставляет жидкость подниматься. Так как длина окружности 
то эта сила равна:
Поднятие жидкости в капилляре прекращается, когда сила (6.3) уравновесится силой тяжести 
действующей на поднятый столбик жидкости:
Обозначим высоту поднятия жидкости в капилляре через 
Тогда объем поднятой жидкости (объем цилиндра) будет равен: 
Модуль силы тяжести равен:
где 
— плотность жидкости.
Рис. 64
Рис. 65
Рис. 66
Рис. 67
Подставляя в уравнение (6.4) выражения (6.3) и (6.5) для модулей сил, получим:
Отсюда высота поднятия смачивающей жидкости в капилляре равна:
Жидкость, не смачивающая стенки капилляра (например, ртуть в стеклянной трубке), опускается ниже уровня жидкости в широком сосуде (рис. 66). Глубина Л, на которую опускается жидкость, также определяется формулой (6.6).
Тела, пронизанные большим числом тонких каналов (капилляров), активно впитывают в себя воду и другие жидкости. Необходимо только, чтобы жидкости смачивали поверхность тела. Именно по этой причине полотенце впитывает в себя воду при вытирании рук. В фитиле керосинки или лампы керосин непрерывно поднимается по капиллярам вверх, где и сгорает.
Обычные кирпичи — пористые тела, они хорошо впитывают влагу. Поэтому кирпичные дома в своей нижней части должны быть изолированы от влаги.
Благодаря многочисленным капиллярам в почве вода поднимается вверх и интенсивно испаряется (рис. 67). Это ведет к потере влаги, необходимой растениям.
1. Приведите примеры действия сил поверхностного натяжения, не упомянутые в тексте. 2. В чем состоит сходство и в чем различие сил поверхностного натяжения и сил упругости? 3. Что называется коэффициентом поверхностного натяжения? 4. От чего зависит коэффициент поверхностного натяжения? 5. Что называют силой поверхностного натяжения? 6. Какой формулой определяется высота поднятия жидкости в капилляре?
