Қыл түтiктiк құбылыстар.Қыл түтiктегi сұйықтың көтерiлу деңгейi

Опубликовано Опубликовано в рубрике Молекулалық физика

Қатты дене бетiмен үлдiр секiлдi ағып-жайылатын сұйық жұғатын сұйық деп аталады, ал тамшыға айналып, жиылып тұратын сұйық жұқпайтын сұйық деп аталады. Жұғу және жұқпау эффектерi қатты қабырға маңындағы ашық беттердiң қисаюымен бiрлесiп (қатар) жүредi. Өте тар түтiкшелер – капиллярлар қарастырылған жағдайда, ондай қисайған беттер мениск деп аталады.

2.5-сурет

2.6-сурет

Жұғу құбылысы, қатты дене бетiне және менискке олардың қиылысу нүктелерiнде жүргiзiлген жанамалар арасындағы шектiк бұрыш δ арқылы сипатталады. Ол сұйықтың iшiнен бастап өлшенедi. Жұғатын сұйықтар үшiн шектiк бұрыш сүйiр болып келедi: 0 ≤δ<π/2 (2.5 – сурет), ал жұқпайтын сұйықтар үшiн – ол доғал: π/2 <δπ (2.6 – сурет). δ = 0 жағдайы идеалды жұғуға, ал δ = π жағдайы идеалды жұқпауға сәйкес.

 

Ойыс бетпен шектелген сұйықтың қысымы қоршаған орта қысымынан аз болып келедi. Сол себептен қыл түтiктегi жұғатын сұйықтың бiр бөлiгi, көтерiлген сұйық деңгейiнiң гидростатикалық қысымы осы қысымдардың айырымын компенсациялағанға шейiн, сырттан сорыла беретiн болады. Керiсiнше, дөңес бет астындағы сұйықтың қысымы, оның үстiндегi қоршаған орта қысымынан әлде қайда үлкен. Егер қыл түтiктердi жұқпайтын сұйығы бар кең ыдысқа салып қойса, онда оның (сұйықтың) қыл түтiктегi деңгейi ыдыстағы деңгейiнен төмен болып орналасады.

2.1.- суретте келтiрiлгендей, қыл түтiктегi сұйықтың көтерiлу (түсу) деңгейiн h – ты анықтайық. Идеалды жұғу (жұқпау) кезiнде қыл түтiкше iшiндегi менисктiң пiшiнi дұрыс жартылай сфера тәрiздес және олардың түсiретiн қосымша қысымы pм мынаған тең:

pм = 2σ/r , (2.5)

σ – сұйықтың беттiк керiлу коэффициентi, r – қыл түтiк радиусы, pм>0 болса мениск дөңес болады, pм<0 -мениск ойыс болады.

pa – қоршаған ортаның қысымы болсын. Сонда мениск астындағы сұйықтың қысымы мынаған тең болады: pa – 2σ/r . Кең ыдыстың ашық бетi деңгейiнде бұл қысымға, тығыздығы ρсұйықтың көтерiлу деңгейiнiң FA салмағы әсерiнен түсiрiлетiн гидростатикалық қысымы pст қосылады:

pст =FA/S = mg /πr2 = π r2h·ρg/ π r2 = ρgh.

Тепе-теңдiк жағдайы орныққандықтан, астыңғы жағынан да, үстiңгi жағынан да сол деңгейге бiрдей қысым әсер етедi. Соның салдарынан

pa – 2σ/r + ρgh = pa.

Бұдан

 (2.6)

екендiгi шығады.