Zjawisko kapilarne w cieczy występuje na granicy dwóch mediów - wilgoci i gazu. Prowadzi to do krzywizny powierzchni, czyniąc ją wklęsłą lub wypukłą.
Efekt kapilarny wody
Gdy naczynie jest wypełnione H2O, jego powierzchnia jest równa. Jednak ściany są wygięte. Jeśli są zwilżone, powierzchnia staje się wklęsła, jeśli są suche, staje się wypukła. Przyciąganie cząsteczek H2O do ścian naczynia jest większe niż do siebie. To wyjaśnia efekt kapilarny. Siła unosi cząsteczki H2O, aż ciśnienie hydrostatyczne je zrównoważy.
Obserwacje
W ramach eksperymentów naukowcy próbowali określić, w jaki sposób efekt kapilarny zależy od długości rurki. W trakcie obserwacji okazało się, że nie zależy to od długości rurki, liczy się grubość naczynia. W wąskich przestrzeniach odległość między ścianami jest niewielka. W wyniku krzywizny są one ze sobą połączone. Podsumowano również efekt kapilarny. W związku z tym poziom H2O w cienkim naczyniu może być wyższy niż w szerokim.
Grunt
W każdej glebie są pory. Działają również kapilarnie. Pory to te same naczynia, tylkobardzo mały. We wszystkich glebach obserwuje się to w takim lub innym stopniu.
Cząsteczki H2O rosną pomimo grawitacji. Wysokość podnoszenia zależy od rodzaju gleby. Na glebach gliniastych może wynosić do 1,5 m, a na glebach piaszczystych do 30 cm, różnica ta jest związana z wielkością porów. W glebach piaszczystych są one odpowiednio bardzo duże, siła kapilarna jest niewielka. Cząsteczki gliny są mniejsze. Oznacza to, że pory w glebie są mniejsze, a efekt silniejszy.
Praktyczne punkty
Podczas projektowania i układania fundamentu należy wziąć pod uwagę efekt kapilarny w gruncie. Jak wspomniano powyżej, w glebie gliniastej wilgotność może wzrosnąć o 1,5 m. Jeśli fundament zostanie położony poniżej tego znaku, będzie stale znajdować się w wodzie. To z kolei negatywnie wpłynie na jego nośność. Aby chronić fundament przed wilgocią, wymagana jest hydroizolacja.
Beton
Ten materiał jest używany do budowy fundamentów. W betonie, a także w gruncie możliwy jest również efekt kapilarny, ponieważ materiał ten ma porowatą strukturę. Przez pory wilgoć rozprzestrzenia się głęboko i w górę.
Jeśli podeszwa fundamentu spoczywa na mokrej ziemi, woda podniesie się, dotrze do cokołu i pójdzie wyżej. Może to doprowadzić do zniszczenia wszystkich konstrukcji. Aby zapobiec takim konsekwencjom, między gruntem a podstawą fundamentu, piwnicą i ścianami domu kładzie się hydroizolację.
Ultradźwiękowy efekt kapilarny
Zjawisko to odkrył akademik Konovalov. Naukowiec wykonał dość prosty eksperyment. Przymocował naczynie z wodą do emitera generatora, opuszczając do niego rurkę kapilarną. Zgodnie z naturalnymi prawami, siła zaczęła wpływać na H2O, powodując jej wzrost do pewnego poziomu. Po włączeniu generatora ultradźwiękowego woda gwałtownie podskoczyła w górę. Akademik powtórzył to doświadczenie, dodając do naczynia barwnik. Po włączeniu generatora rozrzedzenie i węzły fal stojących były wyraźnie widoczne w tubie.
Wnioski
Akademik Konowałow odkrył, że jeśli woda w kapilarze zmienia się pod wpływem źródła ultradźwiękowego, to efekt podnoszenia jej poziomu gwałtownie wzrasta. Wysokość kolumny staje się czasem kilkadziesiąt razy większa. W tym samym czasie wzrasta również tempo wznoszenia.
Naukowiec był w stanie eksperymentalnie udowodnić, że ciecz jest popychana nie przez siły kapilarne i ciśnienie promieniowania, ale przez fale stojące. Ultradźwięki stale ściskają kolumnę i ją unoszą. Proces będzie trwał, aż ciśnienie powstające pod wpływem fal zostanie zrównoważone przez poziom cieczy.
Aplikacja
Efekt ultradźwiękowy jest wykorzystywany w nieniszczących metodach badawczych do testowania produkcji sprzętu półprzewodnikowego. W dawnych czasach, aby kontrolować szczelność obudowy tranzystora, urządzenie umieszczano na trzy dni w kąpieli acetonowej. Zastosowanie ultradźwięków może znacznie skrócić czas do 3-9 minut. Odkrycie Konowałowastosowany przy impregnacji uzwojeń silników elektrycznych związkami izolacyjnymi, przy barwieniu tkanin - wszędzie tam, gdzie zachodzi konieczność wnikania wilgoci w pory.
Efekt wibracji
W procesach skrawania metalu, zwłaszcza przy dużych prędkościach, należy stosować chłodziwa smarujące. Dzięki nim zapewniony jest spadek tarcia, spadek temperatury narzędzia i wzrost jego odporności na zużycie. Wiadomo, że płyn może wnikać pod siekacz. Jak to się dzieje, jeśli jest mocno dociskany do elementu pod ciśnieniem do 200 kg/cm², a w takich warunkach smar powinien być wypychany spod noża?
Nie było możliwe wyjaśnienie tego zjawiska efektem kapilarnym. Przede wszystkim siła i szybkość podnoszenia wilgoci jest bardzo mała. Ponadto wynikają z napięcia powierzchniowego. Wysokość podnoszenia znacznie spada wraz ze wzrostem temperatury, która w strefie cięcia może osiągnąć nawet 300°C. Konovalov zdołał udowodnić, że oprócz efektu kapilarnego działa również wibracja maszyny. Występuje podczas obróbki przedmiotu. Wibracje te mają wyższą częstotliwość i niższą amplitudę.
Wyjaśnienie niektórych zjawisk
Przez dość długi czas naukowcy nie potrafili wyjaśnić kwitnienia pierwiosnka królewskiego przed trzęsieniem ziemi. Ten kwiat rośnie około. Jawa. A miejscowi uważają go za predyktora kłopotów. Według Konowałowa potężne wstrząsy skorupy poprzedzone są drobnymi drganiami o różnych częstotliwościach, w tym drganiami ultradźwiękowymi. Pomagają przyspieszyć przepływ składników odżywczych.związki przez elementy roślinne, aktywują procesy metaboliczne, co zapewnia kwitnienie.
Wniosek
Jak widać, efekt kapilarny jest jednym z najczęstszych zjawisk naturalnych. Łodygi, liście, pień, gałęzie różnych roślin są przebijane ogromną liczbą kanałów. Za ich pośrednictwem dostarczane są związki odżywcze do wszystkich narządów. Efekt kapilarny jest wykorzystywany w różnych dziedzinach działalności człowieka: od podkładów smołowych i tworzenia specjalnych wyrobów ceramicznych impregnowanych stopionymi metalami, po kiszenie ogórków.
