В каких случаях наблюдается опускание уровня жидкости в капилляре по сравнению с уровнем жидкости в сосуде

ЛЕКЦИЯ 9

«Роль капиллярных явлений в природе и технике огромна. Ими обусловлено проникновение жидкости по тонким каналам в почвах, растениях, горных породах, пропитка пористых материалов и тканей, изменение структурно-механических свойств почв и грунтов при их увлажнении и т. п.»

Е.Д. Щукин

Информация в лекции "Главное содержание войны" поможет Вам.

До сих пор мы рассматривали процессы в системах, в которых соприкасающиеся фазы разделены плоской межфазной поверхностью. Исходя из такой позиции, невозможно объяснить некоторые явления, которые мы наблюдаем даже в повседневной жизни, например, самопроизвольное поднятие жидкости по тонкому сосуду (капилляру). Попробуйте объяснить, за счет чего жидкость самопроизвольно поднимается по капилляру. В каких случаях наблюдается опускание уровня жидкости в капилляре по сравнению с уровнем жидкости в сосуде?

Предположим, что мы опустили капилляр в некую жидкость. Как Вы уже знаете из материала предыдущей лекции, в зависимости от природы жидкости и материала капилляра возможны два варианта: жидкость смачивает капилляр, и жидкость не смачивает капилляр. В первом случае мы будем наблюдать самопроизвольное поднятие уровня жидкости по капилляру на некоторую величину. Это обусловлено тем, что поверхностно натяжение на границе ТГ больше, чем геометрическая сумма сил, обусловленная действием поверхностного натяжения на границах ТЖ и ЖГ: . В результате система, проявляя тенденцию к снижению общей ее энергии, стремится к уменьшению s_ТГ путем покрытия как можно большей площади твердого тела жидкостью (при этом площадь границы ТГ уменьшается и соответственно уменьшается энергия Гиббса, равная sS). Иными словами, сила взаимодействия жидкости с материалом капилляра преобладает над суммарной силой взаимодействия жидкости с газом и газа с материалом капилляра.

В противоположном случае, когда имеет место обратное неравенство , уровень жидкости в капилляре становится ниже уровня жидкости в сосуде.

В результате описанных процессов мы будем наблюдать либо вогнутый, либо выпуклый (не плоский!) мениск жидкости в капилляре, т. е. форма межфазной поверхности на границе ЖГ будет искривлена (в данном случае она будет сферической).

Явление искривления межфазной поверхности далеко не ограничивается особенностями движения жидкости по капилляру. Приведите примеры других систем, для которых характерно искривление поверхности границы раздела фаз.

Искривление межфазной поверхности наблюдается практически для любых систем на микроуровне. Идеально плоская поверхность наблюдается в редких случаях и является скорее исключением. Однако сильно выраженное искривление характерно именно для высокодисперсных систем, т. е. для мелких частиц – частиц дисперсной фазы золей, суспензий, эмульсий, нитей, капелек жидкости в газе и т. п.