Jeżeli lubisz pić koktajle lub inne napoje ze słomki, prawdopodobnie zauważyłeś, że gdy jeden z jej końców jest zanurzony w płynie, poziom znajdującego się w nim napoju jest nieco wyższy niż w filiżance lub szklance. Dlaczego to się dzieje? Zwykle ludzie o tym nie myślą. Ale fizykom od dawna udało się dobrze zbadać takie zjawiska, a nawet nadali im własną nazwę - zjawiska kapilarne. Teraz nasza kolej, aby dowiedzieć się, dlaczego tak się dzieje i jak wyjaśnić to zjawisko.
Dlaczego występują zjawiska kapilarne
W naturze wszystko, co się dzieje, ma rozsądne wytłumaczenie. Jeśli ciecz zwilża (na przykład woda w plastikowej rurce), podniesie rurkę, a jeśli nie zwilża (na przykład rtęć w szklanej fiolce), opadnie. Co więcej, im mniejszy promień takiej kapilary, tym wyżej ciecz będzie się unosić lub opadać. Co wyjaśnia takie zjawiska kapilarne? Fizyka mówi, że powstają w wyniku ekspozycjisiły napięcia powierzchniowego. Jeśli przyjrzysz się uważnie powierzchniowej warstwie cieczy w kapilarze, zobaczysz, że w jej kształcie jest to rodzaj koła. Wzdłuż jej granicy ścianki rurki poddawane są działaniu siły tzw. napięcia powierzchniowego. Co więcej, dla cieczy zwilżającej jej wektor kierunku jest skierowany w dół, a dla cieczy niezwilżającej jest skierowany do góry.
Zgodnie z trzecim prawem Newtona, nieuchronnie wywołuje przeciwstawne ciśnienie równe jej wielkości. To właśnie powoduje, że ciecz unosi się lub opada w wąskiej rurce. To wyjaśnia wszelkiego rodzaju zjawiska kapilarne. Jednak na pewno wielu miało już logiczne pytanie: „A kiedy zatrzyma się wzrost lub opad cieczy?” Stanie się tak, gdy siła grawitacji lub siła Archimedesa zrównoważy siłę, która powoduje ruch cieczy wzdłuż rurki.
Jak można wykorzystać zjawiska kapilarne?
Jedno z zastosowań tego zjawiska, które stało się szeroko rozpowszechnione w produkcji artykułów papierniczych, jest znane prawie każdemu uczniowi lub uczniowi. Pewnie już zgadłeś, że mówimy o długopisie kapilarnym.
Jego urządzenie pozwala pisać w niemal każdej pozycji, a cienki i wyraźny znak na papierze od dawna sprawia, że temat ten jest bardzo popularny wśród społeczności piszących. Zjawiska kapilarne są również szeroko stosowane w rolnictwie do regulowania ruchu i zatrzymywania wilgoci w glebie. Jak wiesz, ziemia, na której rosnąkultura ma luźną strukturę, w której pomiędzy poszczególnymi jej cząstkami występują wąskie szczeliny. W rzeczywistości to tylko kapilary. Przez nie woda dostaje się do systemu korzeniowego i zapewnia roślinom niezbędną wilgoć i przydatne sole. Jednak woda glebowa również unosi się wzdłuż tych ścieżek i dość szybko odparowuje. Aby zapobiec temu procesowi, naczynia włosowate powinny zostać zniszczone. Właśnie w tym celu przeprowadza się rozluźnienie gleby. A czasami sytuacja odwrotna powstaje, gdy konieczne jest zwiększenie ruchu wody przez naczynia włosowate. W takim przypadku gleba jest zwijana, dzięki czemu wzrasta liczba wąskich kanałów. W życiu codziennym zjawiska kapilarne są wykorzystywane w różnych okolicznościach. Zastosowanie bibuły, ręczników i serwetek, zastosowanie knotów w lampach naftowych oraz w technologii - wszystko to jest możliwe dzięki obecności w ich składzie długich, wąskich kanałów.
