1Капиллярное явление РАСУЛОВ ИСМАЕЛ. Реферат капиллярные явление Расулов Исмаел Факультет Общая медицина Группа 114 Б
 Скачать 58.7 Kb.
|
 МЕББМ «Казақстан-Ресей НУО «Казахстанско-РоссийскийМедициналық Университеті» Медицинский Университет» РЕФЕРАТ Капиллярные явление Выполнила: Расулов Исмаел Факультет: Общая медицина Группа: 114 Б Введение Капиллярный эффект-это физическое явление, заключающееся в способности жидкостей изменять уровень в трубках, узких каналах произвольной формы, пористых телах. Подъем жидкости происходит, когда каналы смачиваются жидкостями, такими как вода в стеклянных трубках, песок, почва и т. д. падение жидкости происходит в трубках и каналах, которые не смачиваются жидкостью, например, ртуть в стеклянной трубке. Благодаря капиллярности возможна жизнедеятельность животных и растений, различные химические процессы, бытовые явления (например, поднятие керосина на запястье в керосиновой лампе, вытирание руки полотенцем). Капиллярность почвы определяется скоростью подъема воды в почве и зависит от размера промежутков между частицами почвы. Капилляры-это тонкие трубки, а также самые тонкие сосуды в организме человека и других животных. Капиллярные явления, физические явления, связанные с действием поверхностного натяжения на границе раздела невмешивающихся сред. Капиллярные явления обычно являются явлениями в жидких средах, вызванными искривлением их поверхности, граничащей с жидкостью, газом или собственным паром. Искривление поверхности приводит к образованию в жидкости дополнительного капиллярного давления ∆p, величина которого связана с поверхностным слоем r средней кривизны по уравнению Лапласа: ∆p = p1-p2. = 2 σ σ₂ / r, где (σ σ₂-поверхностное натяжение на границе двух сред; p1 и p2 - давление в жидкости 1 и в контактирующей с ней среде (фазе) 2. В случае изогнутой поверхности жидкости (r < 0) давление в ней уменьшается по сравнению с давлением в соседней фазе: p1 < p2 и ∆p < 0. Для выпуклых поверхностей знак ∆p изменяется обратно пропорционально (r > 0). Капиллярное давление создается силой поверхностного натяжения, действующей относительно поверхности участка. Кривизна поверхности сечения приводит к образованию компонента, ориентированного на объем одной из контактных фаз. Для плоской поверхности раздела (r =∞) такой составляющей не существует и ∆p = 0. Основная часть Свойства жидкостей. Поверхностное натяжение Молекулы вещества в жидком состоянии расположены близко друг к другу. Молекулы жидкости обладают большей свободой, в отличие от твердых кристаллических тел, которые образуют упорядоченные структуры по всему объему кристалла и могут создавать тепловые колебания вблизи неподвижных центров. Каждая молекула жидкости, как и в твердом теле, "сжимается" со всех сторон соседними молекулами, создавая тепловые колебания, близкие к определенному положению равновесия. Однако время от времени любая молекула может перемещаться в близлежащую пустоту. Такие скачки в жидкостях встречаются довольно часто; поэтому молекулы не связываются с определенными центрами, как в кристаллах, и могут перемещаться по всему объему жидкости. Это объясняет текучесть жидкостей. Благодаря сильному взаимодействию между близлежащими молекулами они могут образовывать локально (нестабильно) упорядоченные группы с несколькими молекулами. Это явление называется ближним порядком. При замерзании вода расширяется, поэтому лед плавает на поверхности замерзшего резервуара. Температура замерзшей воды подо льдом 0°C. в плотных слоях воды на дне водоема температура составляет около 4°С. Самая интересная особенность жидкостей-наличие пустой поверхности. Жидкость, в отличие от газов, не заполняет весь объем налитого сосуда. Между жидкостью и газом (или паром) образуется граница раздела, которая существует в исключительных случаях по сравнению с остальной массой жидкости. Молекулы в пограничном слое жидкости, в отличие от молекул в ее глубине, окружены другими молекулами той же жидкости со всех сторон. Силы межмолекулярного взаимодействия соседних молекул, действующие на одну из молекул внутри жидкости, в среднем взаимно компенсируются. Любая молекула в пограничном слое притягивается молекулами внутри жидкости (силы, приложенные молекулами газа (или пара) к данной молекуле жидкости, можно игнорировать). В результате получается некоторая результирующая сила, направленная глубоко в жидкость Если молекула перемещается с поверхности на жидкость, силы межмолекулярного взаимодействия работают положительно. Напротив, чтобы вывести некоторые молекулы из глубины жидкости на поверхность (т. е. увеличить площадь поверхности жидкости), необходимо в течение длительного времени проводить положительную работу внешних сил, пропорциональную изменению ΔS поверхности. Из механики известно, что равновесные состояния системы соответствуют минимальному значению ее потенциальной энергии. Следовательно, свободная поверхность жидкости пытается уменьшить ее площадь. По этой причине пустая капля жидкости принимает сферическую форму. Жидкость действует таким образом, что силы, которые сжимают (затвердевают) эту поверхность, косвенно воздействуют на ее поверхность. Эти силы называются силами поверхностного натяжения.Наличие сил поверхностного натяжения делает поверхность жидкости похожей на эластичную растянутую пленку, с той лишь разницей, что силы упругости на пленке не зависят от площади ее поверхности (т. е. от того, как пленка деформируется), а силы поверхностного натяжения не зависят от площади поверхности жидкости. Поскольку любая система сама по себе переходит в состояние, в котором ее потенциальная энергия минимальна, жидкость сама по себе должна перейти в состояние, в котором ее свободная площадь поверхности минимальна. Это можно проиллюстрировать следующим опытом.На изогнутой проволоке в виде буквы Р усилено подвижное поперечное сечение / (рис. 3). Полученная таким образом рамка затвердевает мыльной пленкой и погружает рамку в мыльный раствор. После извлечения каркаса из раствора горизонтальная полоса перемещается вверх / вверх, что означает, что молекулярные силы уменьшают площадь свободной поверхности жидкости. Поскольку такой же объем имеет наименьшую площадь поверхности шара, жидкость в состоянии невесомости имеет форму шара. По этой причине маленькие капли жидкости имеют сферическую форму. Форма мыльных пленок в различных оправах всегда соответствует минимальной площади свободной поверхности жидкости. Капиллярные явления-физические явления, возникающие на границе несмешивающихся между собой веществ под действием поверхностного натяжения. Изгиб поверхности жидкости, граничащей с другой жидкостью, газом или собственным паром, также относится к К. К. Из-за изгиба поверхности жидкости под ней создается дополнительное капиллярное давление (р). Величина этого давления выражается уравнением Лапласа: р = р1.р2=2 и 12/р, где Р12 – поверхностное натяжение на границе двух сред, р1 и р2 – давление в жидкости (1) и в среде, с которой она соприкасается (2), r – средний радиус кривизны поверхности. Давление под вогнутой поверхностью жидкости (r<0) имеет отрицательный знак (Р<0), а давление под выпуклой поверхностью (r>0) - положительный знак (Р<0). Если граничная поверхность плоская (r= 0), на жидкость не влияет дополнительное давление (r=0). К. К. включает также некоторые виды равновесия и движения поверхности жидкости, вызванные межмолекулярной силой и внешней силой (в основном гравитацией). Когда внешняя сила не действует или она уравновешивается другой силой, поверхность жидкости не становится плоской. Например, ограниченный объем жидкости в условиях невесомости принимает форму шара под действием поверхностного натяжения. При этом жидкость находится в устойчивом равновесии. Ведь объемы те же геом. внутри тел тело с наименьшей площадью поверхности – шар. Жидкость малой вязкости, полученная в значительных количествах, принимает форму сосуда, в который она налита. Поскольку сила притяжения Земли преодолевает влияние поверхностного натяжения, свободная поверхность такой жидкости становится плоской. Но по мере уменьшения массы жидкости роль поверхностного натяжения возрастает. Когда жидкость распыляется в газ или смешивается с газовой жидкостью, образуются мелкие капли или пузырьки в форме шара. Форма поверхности жидкости, контактирующей с твердым телом, определяется по влиянию явления передачи. Чтобы жидкость попала в твердое тело, сила сцепления (F1) между жидкостью и этими молекулами твердого тела должна быть больше (F2), чем сила притяжения между самими молекулами жидкости (т. е. F1>F2). При этом жидкость поднимается вверх по стенке сосуда (а на рисунке). Его поверхность в узком сосуде (капиллярной трубке) вогнутая. Не заражает твердое тело (т. е. F1< = "" p=""> Мениск инфицированной жидкости вогнутый, мениск неинфекционной жидкости выпуклый. Поскольку капиллярное давление под вогнутым мениском отрицательное, жидкость будет продолжать подниматься вверх, пока вес жидкости в трубке не будет сбалансирован с капиллярным давлением (р). В равновесном состоянии выполняется следующее соотношение: (cheen 1-cheen 2) cheen gh=cheen p=2he 12/r, где cheen 1 и cheen 2–плотность жидкости (1) и газа (2), cheen 12 – межфазное поверхностное натяжение, r-радиус средней кривизны поверхности мениска, g-ускорение свободного падения. Это выражение, называемое формулой д. Жюрена (1684-1750), определяет высоту подъема (или опускания) жидкости вдоль капиллярной трубки (h). К. К. играет важную роль в природе, повседневной жизни и производстве. Поглощение воды почвой и различными пористыми материалами, подъем керосина вверх по фитилю, флотация, используемая для обогащения кентаса, основаны на этом К. К. К. К. играет важную роль в природе, повседневной жизни и производстве. Водопоглощение в почву и различные пористые материалы, подъем керосина вверх по фитилю, флотация, применяемая для обогащения Кент. базируется на К. Возникновение капиллярных явлений К капиллярным явлениям относится и изгиб поверхности жидкости, граничащей с другой жидкостью, газом или собственным паром. Из-за изгиба поверхности жидкости под ней создается дополнительное капиллярное давление (р). Величина этого давления выражается уравнением Лапласа: р = р1.р2=2 и 12/р, где Р12 – поверхностное натяжение на границе двух сред, р1 и р2 – давление в жидкости (1) и в среде, с которой она соприкасается (2), r – средний радиус кривизны поверхности. Давление под вогнутой поверхностью жидкости (r<0) имеет отрицательный знак (Р<0), а давление под выпуклой поверхностью (r>0) - положительный знак (Р<0). Если граничная поверхность плоская (r= 0), на жидкость не влияет дополнительное давление (r=0). Капиллярные явления также включают некоторые формы равновесия и движения поверхности жидкости, вызванные межмолекулярной силой и внешней силой (в основном гравитацией). Когда внешняя сила не действует или она уравновешивается другой силой, поверхность жидкости не становится плоской. Например, ограниченный объем жидкости в условиях невесомости принимает форму шара под действием поверхностного натяжения. При этом жидкость находится в устойчивом равновесии. Ведь среди геометрических тел с одинаковыми объемами тело – шар, площадь поверхности которого минимальна. Жидкость малой вязкости, полученная в значительных количествах, принимает форму сосуда, в который она налита. Поскольку сила притяжения Земли преодолевает влияние поверхностного натяжения, свободная поверхность такой жидкости становится плоской. Но по мере уменьшения массы жидкости роль поверхностного натяжения возрастает. Когда жидкость распыляется в газ или смешивается с газовой жидкостью, образуются мелкие капли или пузырьки в форме шара. "Поверхностный Опыт" Мы привыкли думать, что жидкости не имеют собственной формы. Это неправда. Естественная форма любой жидкости-шар. Обычно сила тяжести не позволяет жидкости принимать эту форму, и если сосуд отсутствует или имеет форму сосуда, жидкость распределяется тонким слоем. Внутри другой жидкости той же плотности жидкость приобретает естественную сферическую форму. Оливковое масло плавает в воде, но погружается в спирт. Вы можете приготовить смесь воды и спирта, в которой жир находится в равновесии. С помощью стеклянной трубки или шприца давайте введем в эту смесь немного оливкового масла: масло собирается в одну сферическую каплю, которая неподвижна в жидкости. Если пропустить проволоку через центр масляного шарика и повернуть его, масляный шарик начнет сплющиваться, а через несколько секунд из него отделится кольцо из маленьких сферических капель масла. Этот эксперимент был впервые проведен бельгийским поверхностным физиком. В больших масштабах это явление можно наблюдать на нашей Солнечной звезде и планетах-гигантах. Эти небесные тела очень быстро вращаются вокруг своей оси. В результате такого вращения тела очень сильно сжимаются на полюсах. Капиллярность. Адгезия между жидкостью и твердым веществом приводит к изгибу поверхности жидкости в месте контакта под определенным углом. Вода изгибается вверх при контакте со стеклом, сила сцепления действует на поверхность воды и заставляет ее подниматься. Подъемная сила пропорциональна окружности поверхности воды; в узкой трубе эта сила достигает достаточного размера, чтобы вызвать подъем столба воды. Капиллярный эффект-это физическое явление, заключающееся в способности жидкостей изменять уровень в трубках, узких каналах произвольной формы, пористых телах. Подъем жидкости происходит, когда каналы смачиваются жидкостями, такими как вода в стеклянных трубках, песок, почва и т. д. падение жидкости происходит в трубках и каналах, которые не смачиваются жидкостью, например, ртуть в стеклянной трубке. Благодаря капиллярности возможна жизнедеятельность животных и растений, различные химические процессы, бытовые явления (например, поднятие керосина на запястье в керосиновой лампе, вытирание руки полотенцем). Капиллярность почвы определяется скоростью подъема воды в почве и зависит от размера промежутков между частицами почвы. Капилляры-это тонкие трубки, а также самые тонкие сосуды в организме человека и других животных. Области применения Капиллярный эффект используется в неразрушающем контроле (капиллярный контроль или контроль проникающих веществ) для выявления дефектов, выходящих на поверхность контролируемого продукта. Позволяет обнаруживать трещины, начиная с 1 мкм, которые не видны невооруженным глазом. Мениск (от греч. μενικος-полумесяц) - изогнутая, рыхлая поверхность в месте соприкосновения жидкости с поверхностью твердого тела. Он присутствует в стенках сосудов, в каналах-порах губчатых тел, пропитанных жидкостью и т.д. В тонкой трубке (капилляре) мениск имеет сферическую форму, в достаточно узком промежутке между плоскими пластинами – цилиндрическую форму. Кривизна мениска определяется соотношением сил межмолекулярного взаимодействия на границе трех фаз – твердой, жидкой и газовой. Эта жидкость для увлажнения лица образует вогнутый мениск-выпуклость, которая не увлажняет. В первом случае взаимное притяжение молекул жидкости слабее, чем их притяжение молекулами поверхности твердого тела. Во втором-наоборот. Давление пара над вогнутым мениском низкое, а пар над выпуклостью выше гладкой поверхности жидкости. Это объясняет, например, явление капиллярной конденсации, капиллярное поглощение жидкости пористыми и волокнистыми материалами, подъем или опускание жидкости по тонким трубкам. Капиллярные явления-это когда жидкость в трубках малого диаметра поднимается или опускается – капилляры. Увлажняющие жидкости поднимаются по капиллярам, не смачиваются-опускаются. Подъем жидкости в капилляре продолжается до тех пор, пока сила тяжести, действующая на столб жидкости в капилляре, не возникнет по модулю Fн силы поверхностного натяжения, действующие вдоль границы контакта жидкости с поверхностью капилляра: Fт = Fн, где Fт = mg = κhπr2g, Fн = σ2πr cos θ. Отсюда следует, что: Кривизна поверхности жидкости в узких трубках приводит к нарушению закона связанных сосудов. Из формулы видно, что высота h чем меньше внутренний радиус трубки, тем больше.подъем воды имеет значительные размеры в трубках, внутренний диаметр которых соответствует (или даже меньше) диаметру волос; поэтому такие трубки называются капиллярами. Увлажнитель в капиллярах поднимается вверх, а не смачивающаяся жидкость опускается вниз. Явления, вызванные втягиванием увлажняющих жидкостей в капилляры или удалением несмачиваемых жидкостей из капилляров, называются к а пиллярные явления И. Капиллярные явления можно наблюдать не только в трубках, но и в узких щелях. Если вы погружаете две стеклянные пластины в воду, между ними образуется узкое отверстие, после чего вода между пластинами поднимается и чем ближе они находятся. Капиллярные явления играют большую роль в природе и технике. У растений много мелких капилляров. У деревьев через капилляры влага из почвы поднимается к верхушкам деревьев, где через листья испаряется в атмосферу. В почве есть капилляры, чем плотнее почва. Вода в этих капиллярах поднимается на поверхность, быстро испаряется, и земля высыхает. Ранневесенняя вспашка разрушает капилляры, то есть сохраняет подземную влажность и повышает урожайность. В технике большое значение имеют капиллярные явления, например, в процессах сушки капиллярных пористых тел и т. капиллярные явления имеют большое значение в строительной сфере. Например, чтобы кирпичная стена не намокала, между фундаментом дома и стеной делается прокладка из вещества, не имеющего капилляров. В бумажной промышленности при производстве различных сортов бумаги необходимо учитывать капиллярность. Например, при изготовлении пишущей бумаги ее пропитывают специальным составом, который закупоривает капилляры. В повседневной жизни капиллярные явления проявляются в фитилях, впитывающей бумаге, перьях для подачи чернил и т. д. Используется. Содержание и способ выполнения Любая жидкость, выпущенная под действием силы тяжести, принимает свою естественную форму-сферическую. При падении капли дождя принимают форму шариков, осколки-замерзшие капли расплавленного свинца. Изогнутая поверхность жидкости называется мениском. Вода, попадающая на поверхность, покрытую маслом, образует сферические капли, потому что она не смачивает масло, но распределяется по чистому стеклу, потому что оно смачивает стекло. Ртуть в стекле собирается в отдельные капли, а цинк рассеивается в блюдце. Капиллярные явления, физические явления, связанные с действием поверхностного натяжения на границе раздела невмешивающихся сред. Капиллярные явления обычно являются явлениями в жидких средах, вызванными искривлением их поверхности, граничащей с жидкостью, газом или собственным паром. Искривление поверхности приводит к образованию в жидкости дополнительного капиллярного давления ∆p, величина которого связана с поверхностным слоем r средней кривизны по уравнению Лапласа: ∆p = p1-p2. = 2 σ σ₂ / r, где (σ σ₂-поверхностное натяжение на границе двух сред; p1 и p2 - давление в жидкости 1 и в контактирующей с ней среде (фазе) 2. В случае изогнутой поверхности жидкости (r < 0) давление в ней уменьшается по сравнению с давлением в соседней фазе: p1 < p2 и ∆p < 0. Для выпуклых поверхностей знак ∆p изменяется обратно пропорционально (r > 0). Капиллярное давление создается силой поверхностного натяжения, действующей относительно поверхности участка. Кривизна поверхности сечения приводит к образованию компонента, ориентированного на объем одной из контактных фаз. Для плоской поверхности раздела (r =∞) такой составляющей не существует и ∆p = 0. Заключение При изучении природных явлений, поведения животных и людей можно обнаружить множество практических и интересных явлений. В исследовательской работе мы рассмотрели лишь несколько. Эта тема очень большая и важная, интерес к ней всегда огромен, и, конечно же, для одного проекта ее невозможно узнать. Поэтому мы рекомендуем Вам обратиться к книгам, где вы найдете ответы хотя бы на некоторые из ваших вопросов. В ходе исследования мы поняли, что капиллярные явления широко распространены как в повседневной деятельности, так и в природе, знания в этой области широко используются в технике. Форма поверхности жидкости, контактирующей с твердым телом, определяется по влиянию явления передачи. Чтобы жидкость попала в твердое тело, сила сцепления (F1) между жидкостью и этими молекулами твердого тела должна быть больше (F2), чем сила притяжения между самими молекулами жидкости (т. е. F1>F2). При этом жидкость поднимается вверх по стенке сосуда (а на рисунке). Его поверхность в узком сосуде (капиллярной трубке) вогнутая. Не заражает твердое тело. Роль капиллярные явления играет важную роль в природе, повседневной жизни и производстве. Поглощение воды почвой и различными пористыми материалами, подъем керосина вверх по фитилю, флотация, используемая для обогащения кентаса, основаны на этом К. К. \ Литературы Кац Ц.Б. Биофизика на уроках физики. – М.: Просвещение, 1988. Энциклопедия для детей «Аванта+». Биология. – М., 2002. Перельман Я.И. Занимательная физика: Книга 1. – М.: Наука, 1979. Тарасов Л.В. Физика в природе - М.:Мир Мещеряков Н.Ф., Флотационные машины, М., 1972; Глембоцкий В.А., Классен В.И., Флотация, М., 1973; |