Физика. 10 класс

Капиллярные явления. Под капиллярными явлениями понимают подъём или опускание жидкости в узких трубках, называемых капиллярами. Если жидкость смачивает капилляр, то при его частичном погружении в сосуд с этой жидкостью её уровень в капилляре выше, чем в сосуде (рис. 57.7, а). При несмачивании уровень жидкости в капилляре устанавливается ниже уровня жидкости в сосуде (рис. 57.7, б). Такое явление наблюдают, например, при частичном погружении стеклянного капилляра в ртуть.

Высота подъёма (опускания) жидкости в капилляре зависит от свойств жидкости (плотности, наличия примесей, температуры) и радиуса капилляра, а также вещества, из которого он изготовлен (рис. 57.8). Если жидкость полностью смачивает капилляр, то высоту её подъёма в капилляре определяют по формуле

где r — радиус капилляра, σ — поверхностное натяжение жидкости, ρ — плотность жидкости. Если жидкость полностью не смачивает капилляр, то h — глубина, на которую она опускается в капилляре.

Капиллярные явления играют значительную роль в природе и технике. Так, ствол, ветви, стебель и листва растений пронизаны множеством капиллярных каналов, по которым поступают питательные вещества. По капиллярам в почве грунтовые воды поднимаются к корневой системе растений. Мелкие кровеносные сосуды человека и животных можно также рассматривать как капилляры. Капиллярные явления довольно часто встречаются и в быту. Полотенца хорошо впитывают воду при вытирании, в авторучке чернила поступают к перу по капилляру. Чтобы избежать поглощения воды кожаной обувью, её обрабатывают специальными водоотталкивающими средствами. Капиллярные явления лежат в основе множества технических процессов: при смазке деталей машин и механизмов применяют фитильный способ; при окраске кожи и тканей краска заполняет капилляры изделия; чтобы избежать капиллярного подъёма воды из почвы, при строительстве домов фундамент отделяют от стен рубероидом или битумом.