Параграф 3 Физика 8 класс Пёрышкин | Конспект

Смачивание и несмачивание. Капиллярные явления

Смачивание и несмачивание поверхностей

Смачивание — это процесс, при котором жидкость растекается по поверхности твердого тела, образуя тонкий слой. Смачивание происходит, когда силы притяжения между молекулами жидкости и молекулами твердого тела больше, чем силы притяжения между молекулами самой жидкости. Примером смачивания является растекание воды по стеклу. В то же время несмачивание возникает, если силы взаимодействия между молекулами жидкости больше, чем между жидкостью и поверхностью, как в случае с водой и жиром. Несмачивающиеся жидкости образуют на поверхности твердого тела капли. Смачивание и несмачивание определяют поведение различных жидкостей на поверхностях и зависят от природы материала и химического состава жидкости.

Примеры смачивания и несмачивания в природе

В природе явление смачивания и несмачивания играет важную роль. Например, перья водоплавающих птиц покрыты специальной смазкой, благодаря которой вода не проникает в их оперение, и птицы остаются сухими. Это защищает их от переохлаждения и позволяет оставаться на плаву. На листьях некоторых растений вода также не задерживается, скатываясь с их поверхности и не смачивая их. Такое поведение жидкости обеспечивает защиту растений от избыточного намокания и позволяет сохранять воздух между листочками. В то же время отсутствие смачивания у растений помогает избегать переувлажнения и загнивания тканей. Различные вещества, такие как воск, способствуют созданию гидрофобных (несмачивающихся) поверхностей.

Капиллярные явления и их объяснение

Капиллярные явления связаны с поведением жидкостей в узких трубках и капиллярах. Если диаметр трубки очень мал, то жидкость поднимается или опускается в зависимости от того, смачивает ли она стенки сосуда. Смачивающиеся жидкости, такие как вода, поднимаются вверх по стенкам капилляра, формируя выпуклую мениску. Несмачивающиеся жидкости, например ртуть, наоборот, образуют вогнутую поверхность и опускаются ниже уровня жидкости в сосуде. Капиллярные явления объясняют, почему вода поднимается по стеблям растений и грунту, обеспечивая подъем влаги на значительные расстояния. Это свойство также используется в технике для перемещения жидкостей в узких трубках и волокнистых материалах.

Применение капиллярных явлений в природе и технике

Капиллярные явления играют важную роль в питании растений. Вода поднимается по капиллярам стеблей, доставляя питательные вещества к листьям. Это явление также происходит в грунте, что помогает растениям получать влагу из почвы. В технике капиллярные свойства используются в фитильных лампах, где масло поднимается по волокнам фитиля к горящей части. В строительстве и быту капиллярные свойства учитываются при проектировании гидроизоляции и теплоизоляции материалов, предотвращая поднятие влаги по стенам и трещинам. Понимание капиллярных явлений важно для разработки эффективных гидрофобных и гидрофильных покрытий.

Высота подъема жидкостей в капиллярах

Высота подъема жидкости в капилляре зависит от диаметра трубки и смачиваемости ее стенок. В узких капиллярах смачивающиеся жидкости поднимаются выше, чем в широких. При этом высота подъема обратно пропорциональна диаметру капилляра: чем он уже, тем выше поднимается жидкость. В почвах и пористых материалах капиллярные свойства объясняют перемещение воды вверх, что может приводить к подтоплению нижних частей зданий. Для предотвращения этого необходимо разрушать капилляры путем разрыхления почвы или создания гидроизоляционных слоев. Понимание высоты подъема жидкостей в капиллярах помогает в инженерных расчетах и при проектировании строительных материалов.